[发明专利]超大规模无控制区域网稳健平差方法及系统

说明书

本发明提出一种超大规模无控制区域网稳健平差方法及系统，由于超大规模光学卫星影像区域网平差涉及大量影像的联合处理，需要解求大量参数，在无控制或稀少控制的条件下，由于约束条件过少，会导致待解求参数在解算过程中出现震荡难以收敛。本发明对于每个待平差影像生成一组虚拟控制点，对于有重叠的多景影像，进行影像自动匹配生成连接点；利用虚拟控制点和连接点数据，联合平差解算附加模型参数，得到附加像方变换参数的影像RPC模型，并平差解算未知参数。本发明将虚拟控制点作为带权观测值加入平差进行联合解算，从而达到有效约束无控制自由网平差模型中连接点的作用，解决无控制自由网平差的解算不收敛问题，大大提高了平差结果的可靠性。

技术领域

本发明属于遥感影像处理领域，涉及一种基于虚拟控制点的超大规模光学卫星影像无控制区域网稳健平差技术方案。

背景技术

几何定向模型是进行光学卫星影像几何处理的基础。光学卫星影像几何定向模型主要包括严格几何成像模型和有理多项式模型(RPC模型)两种，相较于严格几何成像模型，RPC模型具有形式统一、使用简单的特点，不仅便于用户使用，同时能够隐藏卫星载荷的关键参数信息，因此当前光学卫星影像地面数据处理中心所分发的1级标准产品的几何定向模型均为RPC模型，基于RPC模型的单模型或区域网平差是实现光学卫星影像高精度几何定向的最常用途径。

在超大规模区域网平差中涉及的影像数量较多，为了消除各景影像的几何误差，建立基于影像RPC模型的区域网平差模型，待解参数是作为自由未知数进行处理的，在稀少控制或者无控制条件下，平差解算过程中待解参数可能剧烈震荡难以收敛，平差结果可靠性较差。常用处理手段是将全部或部分待解参数视为带权观测值，通过虚拟观测条件方程来改善平差模型状态，但是这种在实际应用中也存在一定的局限性。首先，由于需要对各项像方附加参数确定其权值，而某些像方附加参数的物理意义不明确，导致其权值往往难以合理确定；此外，对于单景影像而言，由于各项像方附加参数的权值是固定的，当影像内部几何精度或连接点分布不均匀而需要对影像中不同位置设置不同的权值或变权模型时，这种方法此时就无法满足要求了。为了解决这一问题，本发明提出基于虚拟控制点的超大规模光学卫星影像无控制区域网稳健平差方法。

发明内容

本发明所要解决的问题是，针对超大规模光学卫星影像区域网平差问题，提出一种基于虚拟控制点的超大规模光学卫星影像无控制区域网稳健平差技术方案。

本发明的技术方案提出一种超大规模无控制区域网稳健平差方法，包括以下步骤：

步骤1，对于每个待平差影像生成一组虚拟控制点，包括在影像像平面上划分格网，对每个格网中心像点p(samp,line)，利用该影像初始RPC模型，通过前方交会在物方局部任一高程基准面上交会得到一物方点P(Lat,Lon,H)，像点p与物方点P构成一个虚拟控制点；

步骤2，对于有重叠的多景影像，进行影像自动匹配生成连接点；

步骤3，利用虚拟控制点和连接点数据，联合平差解算附加模型参数，得到附加像方变换参数的影像RPC模型，并平差解算未知参数；

实现方式如下，

平差应用的RPC模型为：

式中，Sn_αβγ,Sd_αβγLn_αβγ,Ld_αβγ表示有理多项式系数，(U^α,V^β,W^γ)简化记为(U,V,W)，(U,V,W)和(x,y)分别表示正则化的地面点大地坐标和像点坐标；

设非正则化的地面点大地坐标为(Lat,Lon,Height)，像点坐标为(s,l)，将各景待平差影像的RPC模型像方附加一仿射变换模型，则平差模型公式如下，