[发明专利]基于严格成像模型的多相机数据拼接方法

说明书

本发明提供一种基于严格成像模型的多相机数据拼接方法，其中，该方法包括根据至少两台相机的设计参数，建立多相机拼接理想焦面；根据所述拼接理想焦面和理想辅助参数，建立多相机拼接后的严格成像模型；根据真实参数，分别建立各个相机的严格成像模型；根据各个相机的严格成像模型，建立像点与地面点之间的正反算模型；计算多相机拼接后像面上任一像点对应的各台相机上的像点并进行重采样，根据多相机拼接后理想像面输出拼接后图像。本发明提出的方法，可提高多相机拼接精度，解决多相机拼接精度较低稳定性差的问题，经过实验验证，该方法拼接精度稳定，不受图像纹理状况因素影响，拼接精度高。

技术领域

本发明涉及光学遥感卫星相机成像领域，特别是涉及一种基于严格成像模型的多相机数据拼接方法。

背景技术

光学可见光遥感卫星成像过程中，高分辨率和宽视场仍然为一对矛盾体。目前，为了保证获取较高空间分辨率同时满足一定幅宽的影像，在载荷设计中多采用多片TDICCD拼接方式和多相机拼接方式。其中多相机拼接处理多采用基于特征点匹配的方法在空域或频域进行处理。但是在遥感数据工程生产中，由于多相机的内外方位元素稳定性低，拼接精度往往不能保证。而遥感数据一般均使用按照成像几何特性和辐射特性拼接后的影像，因此影像的拼接精度会直接影响后续产品生产的精度。

目前常用的拼接方法有基于图像特征的方法和基于频域匹配的方法。基于图像特征的方法提取图像边界、轮廓线和拐点等特征进行匹配，构造方程组，通过数值计算得到变换参数，该方法的不足在于必须依赖于图像特征，一旦特征选取有误差，或者选取的特征之间匹配有误差，那么得到的结果也会有很大的误差；其次特征点对噪声和遮蔽十分敏感，就算有良好的特征点，也往往因为被噪声或遮蔽而无法计算对准。基于频域匹配的方法利用互相关函数对两幅图像进行相似性度量，这种方法简单直观，但是很难处理图像间存在小角度旋转和小缩放比例的情况，目前较常用的是亚像素插值的方法，而且要搜索整个图像空间，计算代价高昂，对图像噪声也很敏感。

有鉴于此，针对现有技术中多相机拼接常用方法对图像纹理的依赖程度高和对噪声过于敏感的问题，有必要提出一种基于严格成像模型的多相机数据拼接方法以实现多相机稳定的高精度拼接。

发明内容

有鉴于此，本发明要解决的一个技术问题是如何提供一种基于严格成像模型的多相机数据拼接方法以实现多相机稳定的高精度拼接。

本发明提供了一种基于严格成像模型的多相机数据拼接方法，包括：根据至少两台相机的设计参数，建立多相机拼接理想焦面；根据所述拼接理想焦面和理想辅助参数，建立多相机拼接后的严格成像模型；根据真实参数，分别建立各个相机的严格成像模型；根据各个相机的严格成像模型，建立像点与地面点之间的正反算模型；计算多相机拼接后像面上任一像点对应的各台相机上的像点并进行重采样，根据多相机拼接后理想像面输出拼接后图像。

进一步地，所述根据至少两台相机的设计参数，建立多相机拼接理想焦面，包括：

读取多相机设计参数，所述相机设计参数包括探元个数、重叠像元个数、总视场角、以及相机的焦距；

根据所述探元个数、重叠像元个数计算理想焦面的探元个数；

根据总视场角、理想焦面探元个数计算相机本体坐标系下理想焦面的探元每个探元指向角。

进一步地，所述根据所述拼接理想焦面和理想辅助参数，建立多相机拼接后的严格成像模型包括：

对轨道、姿态、行时数据进行平滑滤波处理，得到理想成像参数；

根据理想焦面相机本体坐标系下探元指向角、理想安装参数、理想成像参数，建立理想相机的严格成像模型。

进一步地，所述根据真实参数，分别建立各个相机的严格成像模型，包括：