[发明专利]基于几何模型的LASIS波段影像配准方法及系统

说明书

本发明提供一种基于几何模型的LASIS波段影像配准方法及系统，包括首先将LASIS成像模型等效为多线阵推扫模型，先进行相机标定，利用不同波段影像重叠区域构建平行观测值，利用两个波段的平行观测量检测平台颤振，并根据利用检测到的颤振特征补偿其他波段颤振造成的像素偏移；更新成像模型的姿态信息，利用精化所得新的成像模型与无畸变的成像模型对准，对原始影像进行重采样，实现波段影像的自动配准。传统方法两两波段匹配，其构建的干涉序列中存在累积误差从而精度较差，本发明规避了以上缺陷，能够实现干涉序列影像的整体高精度配准，改进了各波段自我补偿的传统方法，能够极大提升处理效率。

技术领域

本发明属于摄影测量与遥感的影像处理领域，涉及一种基于严密成像几何模型以及平行观测法消除颤振的LASIS波段影像配准方法及系统。

背景技术

大孔径静态干涉成像光谱仪(LASIS)是基于推扫的傅里叶变换型成像光谱仪，该类型光谱仪具有稳定性高，结构紧凑等特点，在轨运行性能较好。LASIS型干涉仪光谱性能依赖于不同波段影像间的配准精度，然而由于其时空联合调制的特点，成像过程中，同一地物在不同波段影像成像时刻不一致，一旦卫星平台产生扰动，将对不同波段影像像元位置产生不同影响。而姿态抖动现象是卫星运行过程中的常见现象，因此，如何消除由于姿态抖动以及光学畸变等因素导致的不同波段影像中的各异性误差，从而实现干涉序列的精确配准是本发明研究的重点。

LASIS高光谱影像具有时空联合调制、星上结构稳定、地面处理复杂、波段众多等特点。传统的高光谱干涉序列提取技术，是针对两两波段，使用相位相关算法或者大型平差矩阵等方法等纠正像元位置，实现像素间配准，这样获取的干涉序列会由于LASIS波段较多存在累积误差而导致整体序列质量下降，同时LASIS影像波段众多，两两配准效率较低。

国内外学者为了实现LASIS干涉图的精确获取做了大量研究，主要从三个方面进行了努力：一是配准算法的完善，例如：CASTRO等提出了基于亚像素精度的相位配准算法进行配准；李湘滨等分析姿态角随机变化造成的像面畸变规律，提出用相位相关等算法校正配准影像，从而校正LASIS影像旋转和偏移；曾琪明和叶沅鑫等分别提出了基于谱相似和局部自相似的影像配准方法；二是在配准算法的基础上，利用平差方法求解像元精确位置，例如:Geng zhang提出了通过亚像素配准算法获取多波段影像配准点，建立大规模误差方程求解像点的最或是值作为像元最优位置解；三是从成像链路方面分析LASIS影像的误差源，并讨论影响LASIS配准的几何原因。例如Yann Ferrec等系统地分析了降低LASIS光谱成像质量的因子，并指出姿态颤振将直接影响干涉图的质量，但是并未给出具体的解决方案。

发明内容

针对现有LASIS干涉序列配准方法存在的缺点，本发明的目的是为了提供一种能够整体配准LASIS干涉序列的亚像素级配准技术方案。

本发明技术方案提供一种基于几何模型的LASIS波段影像配准方法，包括以下步骤，

步骤a，将LASIS面阵探测器等效为多线阵探测器，建立多线阵推扫成像模型，所述多线阵推扫成像模型中的每条垂轨向CCD模型符合单线阵推扫模型，线阵之间无缝排列，每个线阵成像对应LASIS一个单波段影像，其中各个波段p的严密成像模型如下，

式中，[X Y Z]^T为像点对应的地面点的WGS84空间直角坐标系的坐标值，m为比例系数，[X_SY_SZ_S]^T为成像时卫星在WGS84坐标系下的位置矢量，R_BW为本体坐标系相对WGS84坐标系的旋转矩阵，R_CB为相机坐标系相对本体坐标系的旋转矩阵，R_U代表偏置矩阵，(ψ_x)_p,(ψ_y)_p分别为第p行CCD任一探元对应的沿轨向指向角和垂轨向指向角，计算如下，