[发明专利]无需POS辅助的低空遥感影像快速自动拼接方法

说明书

 

技术领域

本发明属于测绘科学与技术领域，涉及一种无需POS辅助的低空遥感影像快速自动拼接方法，主要应用于低空遥感影像数据处理。

背景技术

航空遥感影像数据目前已广泛应用于城市规划、国土资源、测绘、农业、林业、交通、环保等领域。而在应对地震、洪水、火灾等自然灾害及国家安全的突发事件方面，则需要更快速、实时、精确的数据及其产品，中低空遥感影像将起着主导作用。中低空无人飞行器是快速获取高分辨率、高精度遥感影像的有效手段，具有起降条件宽松、机动灵活、数据采集效率高、可完全摆脱云层遮挡的影响等优势，但是中低空无人飞行器携带的传感器获取的POS（机载定位定向系统）数据精度较低，甚至有些影像的POS数据缺失没有记录，而现有的遥感数据处理与加工大部分依然是由人工完成，完全不能满足灾害应急、军事保障等新兴地理信息应用行业日益增长的快速、实时处理需求。因此迫切需要研究自动化、高效率、准实时处理与加工中低空遥感数据的方法。

基于现有摄影测量理论，目前航空遥感数据处理的主要流程仍然按照传统的数字摄影测量生产流程，即建立工程、输入参数、影像匹配、区域网平差、生产DEM/DOM（数字地面模型/正射影像），但是整个流程需要有人值守和较多人工操作。在建立工程这一步，大部分摄影测量方法都需要人工排列航线恢复测区，部分摄影测量方法能够自动恢复测区，但是需要提供正确完整的POS数据，否则无法建立工程。在区域网平差这一步，则需要经验丰富的操作人员添加、删除匹配点，进行迭代平差。近年来基于计算机视觉理论的全景影像拼接技术得到了快速发展，虽然这种快速拼接技术不需要POS数据、相机参数等，但是试验表明这种全景影像拼接技术只能应对几十张近景影像的拼接，完全无法满足几百张、上千张低空遥感影像的实际应用。因此迫切需要在现有的摄影测量理论基础上寻求自动化程度和处理效率更高的低空遥感数据处理方法。

发明内容

本发明的目的是提供一种无需POS辅助的低空遥感影像快速自动拼接方法，该方法在不需要POS数据的情况下可全自动快速地生产低空遥感影像的正射影像拼图。

为达到上述目的，本发明提供的无需POS辅助的低空遥感影像快速自动拼接方法，包括步骤：

步骤1，低空遥感影像测区的全自动恢复，本步骤进一步包括子步骤：

1.1 对原始低空遥感影像序列中各影像进行缩小，获取缩小影像的特征点，所述的原始低空遥感影像序列按照影像拍摄时飞行轨迹排列；

1.2根据特征点对缩小影像按序列进行粗匹配获得粗匹配结果，根据航带内影像与航带间影像的匹配结果差异，获得测区的所有航带及各航带内缩小影像的粗匹配结果；

1.3对航带间缩小影像进行粗匹配，结合各航带内缩小影像粗匹配结果，确定测区缩小影像的相对位置关系和旋转角度，即获得原始低空遥感影像的相对位置和旋转角度；

1.4 对原始低空遥感影像序列中各影像进行预处理，所述的预处理包括畸变改正和旋转，将相邻影像的匹配点坐标换算到预处理后的影像上作为精匹配种子点；

步骤2，根据精匹配种子点对预处理后的影像进行精匹配获得精匹配结果；

步骤3，对步骤2获得的精匹配结果进行自由网平差迭代获得平差结果，本步骤进一步包括子步骤：

3.1 首次自由网平差时，输入初始平差数据和初始中误差阈值进行自由网平差处理获得平差结果，初始平差数据为步骤2获得的精匹配结果；初始中误差阈值根据经验设定，并保证首次自由网平差时收敛，所述的收敛指平差结果的中误差小于当前中误差阈值；

3.2 对上一次自由网平差的平差结果进行粗差剔除，将粗差剔除后的平差结果作为本次自由网平差输入的平差数据，并按预设规则减小上一次自由网平差的中误差阈值，对输入的平差数据进行自由网平差处理获得平差结果，并根据当前中误差阈值判断是否收敛，若不收敛，结束迭代，输出本次自由网平差的平差结果；否则，重复执行本子步骤；

步骤4，根据步骤3获得的平差结果内插生成影像的数字地面模型，根据平差结果获取影像在自由网坐标系下的相对外方位元素，基于测区的数字地面模型和影像在自由网坐标系下的相对外方位元素对各影像进行正射纠正，同时生成测区的正射影像拼接图。

子步骤1.1中所述的对原始低空遥感影像序列中各影像进行缩小，具体为：

采用统一缩小比例尺将原始低空遥感影像序列中各影像缩小为1000像素*X像素或X像素*1000像素，X表示自然数。

子步骤1.2中所述的根据航带内影像与航带间影像的匹配结果差异，获得测区的所有航带，具体为：