[发明专利]面向宽幅遥感影像的自动几何纠正方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种遥感图像纠正方法，更具体而言涉及一种基于控制点影像数据库的面向宽幅遥感影像的自动几何纠正方法。

背景技术

随着遥感技术的发展，特别是遥感传感器技术的不断发展，通过遥感技术所获得的遥感影像或数据的用途越来越广。目前，遥感数据的应用范围已经扩展到社会信息服务领域，例如，广泛应用于测绘、农业、林业、地质矿产、水文与水资源、环境监测、自然灾害、区域分析与规划、军事、土地利用等方面。具有精确地理编码的遥感影像可以为土地、规划、环保、农业、林业、海洋等不同的领域提供各自需要的地物特征和信息。

在通过卫星或航空平台等飞行平台获取遥感图像数据或其他数据时，会受到天气、日光、遮挡等外在因素的影响，同时，在数据采集时飞行平台的高度、姿态会发生变化，因此，在进行遥感图像拍摄时往往会造成图像平移、旋转、缩放等问题。此外，根据光学成像原理，相机成像时是按照中心投影方式成像的，因此地面上的高低起伏在成像时就会导致投影差的存在。上述因素综合，会造成遥感影像的误差，例如倾斜误差、投影误差等。因此，在使用这些遥感影像/数据之前需要对所获得的原始遥感影像进行正射纠正。

遥感图像与其他类图像的一个显著区别是，它是一种空间数据，具有空间地理位置信息。在应用遥感图像之前，必须将其投影到需要的地理坐标系中。因此，遥感图像的几何纠正处理是遥感信息处理过程中一个重要的环节，也是后续遥感影像应用的基础。

几何纠正中一个最基本的问题就是要建立合理的遥感影像成像模型，所谓遥感影像的成像模型是指建立影像上的坐标(x,y)与其对应的地面点的大地坐标(X,Y,Z)之间的数学关系。即：

X=f_x(x,y,g)

Y=f_y(x,y,h)

其中g，h为其他因素的影响。

遥感影像的成像模型可以分为两大类：物理模型和通用模型。

物理模型是指考虑成像时造成影像变形的物理意义如地表起伏、地球曲率、大气折射、相机畸变等因素，然后利用这些物理条件建构成像几何模型，最为代表性的是共线条件方程为基础的传感器模型。

通用模型不考虑成像机理，而是直接用数学函数来描述像点与物点的几何关系，它具有一般性、保密性、高效性的特点。通用成像模型有多项式、直接线性变换、仿射变换、有理函数模型等。

环境减灾卫星全称中国环境与灾害监测预报小卫星星座，是我国首个专用于环境与灾害监测预报的小卫星星座，可实现灾害与环境大范围、全天候、全天时的动态监测，使我国综合减灾与环境保护工作更加科学化、现代化，为国民经济和社会持续稳定发展提供重要保障。整个星座采用分布实施的战略方案进行建设和完善，其中第一阶段构建两颗光学小卫星和一个合成孔径雷达小卫星组成的“2+1”星座；第二阶段构建四颗光学小卫星和四颗合成孔径雷达小卫星组成的“4+4”星座。现阶段已经成功发射HJ-1A、1B星。HJ-1A卫星搭载了宽覆盖的多光谱CCD相机和超光谱成像仪（HSI），HJ-1B卫星搭载了宽幅盖的多光谱CCD相机和红外相机（IRS）。

几何纠正是卫星影像进行实用化的基础，环境减灾卫星由于幅宽大（2个CCD可达720km的覆宽）、重返周期短（48小时），而且是作为灾害快速响应使用的业务化卫星，因此对几何纠正的自动化程度、处理效率等方面有着独特的需求。但环境减灾卫星影像覆盖范围大，难以用合适的多项式准确表达物点与像点之间的几何关系；姿态数据记录频率太低且姿态测量精度不高，影像畸变较大，难以通过全局的有理函数或基于姿轨参数的严格成像模型进行准确纠正。另一方面影像跨度大，地球曲率、像素大小不一致等引起的变形明显，而且在不同地区变形大小也不一致。

发明内容

根据本发明的实施例，提供了一种基于控制点影像数据库的面向宽幅遥感影像的自动几何纠正方法，包括：确定待纠正影像的地理范围；针对所确定的待纠正影像的地理范围，在控制点影像数据库中检索所有符合要求的控制点；进行自动匹配选点，确定用于几何纠正的控制点对；判断所述匹配的控制点对的数量和分布是否满足几何纠正要求，如果是，则进入下一个步骤，如果不是，则返回所述检索步骤；基于所述匹配的控制点对，构建不规则三角网并建立像素坐标与大地坐标的转换关系；采用小面元微分纠正方法进行几何纠正，得到经过纠正的数字正射影像。