[发明专利]一种基于直线段的图像几何校正方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种图像几何校正的方法，可应用于遥感、摄影测量、测绘、图像处理、农业、林业、气象、生态环境以及国防军事等领域。

背景技术

长期以来，卫星遥感影像的几何纠正主要是利用控制点信息，采用一般多项式拟合、有理函数模型、共线方程模型、直接线性变换模型、严密投影仿射变换模型等方法，且为了达到较好的精度，需满足地面控制点充足、分布良好、坐标精确的条件。然而，由于各种条件的限制，数量充足且分布均匀的的控制点通常难以获取。在沙漠、海洋、边境、境外等地区，由于地面特征不明显、人员无法到达或实时定位，地面控制点的获取往往遇到困难甚至无法实现。此外，某些地区缺乏明显的地物特征，控制点的选取非常困难。

事实上，造成控制点不足的原因有时并不完全是缺乏控制资料，而是在线状地物(如道路)上没有明显的特征点，无法提取出控制点。因此，如果能够有效地利用直线特征来进行遥感影像的几何校正，便有可能在缺少明显特征点的地区实现满足精度要求的几何定位。此外，多源数据涉及不同时相、不同分辨率及不同波段影像的配准，传统的基于灰度的影像匹配方法很难满足要求。而线特征较点特征更容易提取，受分辨率和灰度的影响较小。

相比点特征，直线特征在遥感影像的应用中主要有以下几方面的特点：

●特征直线的自动提取比特征点的自动提取相对容易。

●高级别几何特征具有更多的多余观测量，有利于粗差的检测和剔除。自动检测的直线特征比自动检测的点特征更加稳定，抗噪性更好。

●自然和人工环境中含有大量的直线特征，直线特征可以从已有的地形图、GIS数据库、地面移动测图系统等渠道直接获取。

●直线参数可以获得子像元级别的精度。

●基于直线特征的影像配准不受成像时间、空间分辨率、波段等的影响。

●当应用于高级别的任务(如目标识别)时，直线特征比点特征更具有实用性。

尽管关于直线特征的研究已经有很多，然而现有的方法在精确性和稳定性方面还不是很好，尚未广泛投入到工程应用中。本发明提出一种基于直线段的、不受传感器成像模型限制的图像几何校正方法，可以稳定准确的进行图像的几何校正，具有很强的适用性。

发明内容

本发明提供一种图像几何校正方法，可以充分利用控制资料中的直线特征进行图像的高精度几何校正，校正精度高，实用性强。

本发明基于直线段的图像几何校正方法，其特征在于步骤如下：

(1)分别在待校正图像和参考图像上选取同名直线段；

(2)选择基于点的几何校正模型，并设置模型参数的初始值；

(3)利用基于点的几何模型计算步骤(1)得到的参考图像上的所有直线段在待校正图像上的投影直线段；

(4)将步骤(1)得到的待校正图像上的所有直线段及步骤(3)中得到的投影直线段用六参数法表示；

(5)计算待校正图像上各直线段与其对应的投影直线段的距离，建立误差方程；

(6)联立所有误差方程，用Levenberg-Marquardt方法更新几何校正模型的各参数；

(7)如果几何校正模型参数的变化量小于阈值，则进行步骤(8)；否则，转到步骤(3)；

(8)使用得到的几何模型参数对待校正图像进行几何变换和重采样，得到校正后的图像。

本发明与现有技术相比的优点在于：本发明可以充分利用参考资料中的直线特征，使几何校正不受制于特征点的选取；方法适用于所有的成像模型，具有普适性；不要求同名直线段的起点和终点一一对应，降低了控制资料选取的难度；直线段的约束条件强，校正精度高。

附图说明

图1是本发明的主流程示意图

图2参考图像直线段在待校正图像上的投影直线的示意图

具体实施方式

如图1所示，本发明方法的主要步骤如下：

1.分别在待校正图像和参考图像上选取同名直线段

从待校正图像和参考图像上选取N对同名直线段，各同名直线段在待校正图像上的直线段为