[发明专利]一种基于投影轨迹法的线阵卫星遥感影像核线影像生成方法

说明书

技术领域

本发明涉及线阵卫星遥感影像数据处理，属于摄影测量与遥感技术领域。特别是一种基于投影轨迹法的线阵卫星遥感影像核线影像生成方法。

背景技术

利用星载线阵推扫式传感器获取遥感影像，实现立体量测是遥感应用的一个重要方面。法国的SPOT卫星、美国的IKONOS卫星、我国的“天绘一号”和“资源三号”卫星都载有线阵推扫式传感器。这是目前对地观测十分有效的传感器，具有很好的应用前景。线阵推扫式遥感影像具有“行中心投影”的特点，各扫描行都有它自身的外方位元素，但相邻扫描行的外方位元素之间又有着紧密的联系。同框幅式中心投影影像相比，线阵推扫式影像具有独特的辐射和几何特性，因此那些传统的适用于框幅式中心投影立体成像的模型与方法已不再普遍适用。

核线是立体摄影测量中分析立体像对几何关系的一个基本概念。70年代初，美国摄影测量学者U.V.Helava等提出了一维核线相关的概念，核线的作用才在摄影测量自动化的研究中受到重视。从立体影像上提取三维信息，一个最重要的约束条件就是核线约束，我们在利用灰度图像自动寻找同名像点时，只需在同名核线上进行一维搜索即可。许多现有的匹配算法都利用这个约束条件来限制匹配的搜索空间以缩短匹配时间和提高匹配结果的可靠性。尽管核线的关系在立体图像处理中非常有用，但是对于线阵推扫式遥感影像来说，其几何关系比框幅式中心投影影像复杂得多，因此它不可能像常规的框幅式中心投影影像那样具有严格的核线定义。因此对于线阵推扫式遥感影像，研究建立核线的理论基础和核线的应用技术既有理论意义，也有实用价值。

针对上述情况，许多摄影测量工作者做了不懈努力，试图建立线阵推扫式影像的核线模型。早在上世纪80年代末，张祖勋、周月琴就针对SPOT异轨立体影像提出基于同名像点坐标多项式拟合的近似核线生成方法。Taejung Kim对基于严格模型的投影轨迹法进行了深入地分析，明确了核曲线的形状，同时得出核曲线在一定范围内似直线的特性，为后续的核线应用奠定了基础。Michel Morgan等根据高分辨率卫星影像成像视场角小的特点，提出基于平行投影模型的近似核线生成方法。胡芬利用投影轨迹法获取核线在基准面上的方向，沿着核线方向进行投影以获取近似核线。利用该方法可以直接由立体影像的定向参数建立原始影像和核线影像之间的严格坐标对应关系，利用对应关系可以生成核线影像。张过提出基于有理函数模型，利用投影轨迹法制作线阵推扫式卫星核线影像及其几何模型的重建方法。总的来说，上述方法还存在一些不足：①大部分是一种近似的方法，仅对最终的结果进行了实验评价，整个过程缺乏定量分析；②核线采样需要一些辅助数据的支撑，或者需要DEM数据，或者需要重建核线影像的几何模型，核线采样过程复杂。

发明内容

本发明针对线阵推扫式遥感卫星影像，在定量分析和总结基于投影轨迹法的核线模型特性的基础上，提出了一种基于投影轨迹法的线阵卫星遥感影像核线影像生成方法。

本发明的技术解决方案是：一种基于投影轨迹法的线阵卫星遥感影像核线影像生成方法，步骤如下：

(1)根据立体遥感影像提供的RPC参数可以得到影像范围内实地的地形起伏，包括最大的高程值h_max和最小的高程值h_min；

(2)从立体像对左影像的第1列或者行开始，这里选择列或者行的依据是根据核线的方向与影像行和影像列的夹角大小来确定，如果核线的方向与列方向夹角小，则取影像列方向，如果核线的方向与行方向夹角小，则取影像行方向，选择列或者行方向的中心像点(q)，利用投影轨迹法将中心像点(q)和左像投影中心(S)确定的光线投影到右像上，投影这条光线上高程为最大高程h_max和最小高程h_min的两个物方点(Q₁和Q₂)到右像上，确定两个像点(q₁'和q'₂)；

(3)判断右像上两个像点(q₁'和q'₂)是否在右像的像幅范围内,如果不在则返回(1)，继续从下一列或者行开始；如果在，则根据这两点确定一条直线(l')，记录直线方程参数a'x+b'y+c'＝0；