[发明专利]一种卫星遥感影像匹配方法

说明书

本发明公开了一种卫星遥感影像匹配方法，具体为：1)重叠区域范围提取；2)同名点几何偏移特性分析；3)PMS1全色影像重叠区域的特征点集提取；4)初始的搜索窗口大小和范围设置；5)初始搜索点位与真实同名点位之间的行列号差异统计；6)自适应迭代计算。与传统卫星影像匹配方法相比，本方法实现了影像匹配过程中搜索窗口、范围及方向的自适应设置，更加适用于多相机拼接成像传感器影像间的匹配处理。

技术领域

本发明涉及航天遥感卫星领域，尤指一种卫星遥感影像匹配方法。

背景技术

目前受单台高分辨率相机幅宽限制，卫星无法同时获取大范围高分辨率卫星影像，常采用多相机拼接成像技术，将多台高分辨率相机沿垂轨方向安置，实现高分辨率与宽覆盖的结合。例如，我国高分对地观测系统的首发星——GF-1卫星，该卫星平台搭载的PMS多光谱传感器采用双相机(PMS1相机和PMS2相机)拼接成像技术进行对地观测。

然而，受相机安装误差及外界环境的影响，影像重叠区域内同名点位置并不完全重合，并且会随着卫星在轨运行时间的变化而有所不同，这会对后续的数据处理带来不便。因此如何实现多相机拼接成像传感器影像间的高精度匹配，已经成为衡量国产高分辨率卫星数据服务能力的一项重要指标。

目前，关于卫星影像匹配的算法很多，例如，最近邻法、基于物方几何约束的多影像相关法、基于有理函数模型法、CCD偏差模型法、互信息法、梯度结构法、最小二乘法、SIFT算法等，这些方法已经被有效地应用于多种类型的卫星影像匹配处理中。但是利用上述算法对多相机拼接成像传感器影像进行匹配时，由于缺乏对影像重叠区域同名点几何偏移特性的分析，因此其匹配过程中对目标搜索范围和方向等参数的设置较为盲目，且不具备参数自适应设定功能。

发明内容

针对多相机拼接成像传感器影像特征，以GF-1卫星PMS传感器为例，本发明提出了一种顾及多相机拼接成像特征的影像自适应匹配方法，该方法可以实现影像匹配过程中搜索窗口、范围和方向的启适应选择。

本发明提出了一种卫星遥感影像匹配方法，其特征在于，包括以下步骤：

1).通过对同轨全色影像重叠区域内同名点几何偏移特性进行长时间序列统计，分析其变化规律；

2).利用影像特征点提取方法获取PMS1全色影像中重叠区域的特征点集；

3).基于物方几何约束的匹配方法，预测该特征点集在PMS2全色影像上的位置，根据统计分析结果，设置初始的搜索窗口大小和范围；

4).在特征点集中的随机选取部分特征点，采用松弛影像匹配方法在每个特征点对应的初始搜索窗口内获取同名点位置，同时计算初始搜索点位与真实同名点位之间的行列号差异。

进一步，该方法还包括步骤5)基于上述行列号差异，采用迭代计算的方式，利用交叉相关法确定特征点集中的其他真实同名点位置。

进一步，其特征在于，步骤1)具体为：选取大量不同时相、不同区域的同轨PMS1和PMS2影像，其影像重叠区域应包括平原、丘陵和山地等地形，分析同名点几何偏移特性。

进一步，其特征在于，步骤5)具体为：利用初始搜索位置与真实点位之间的行列号差异统计结果，对初始搜索位置进行更新，利用迭代计算实现对匹配参数的自适应性设置。

本发明的提出了一种自适应匹配方法，该方法在传统匹配方法的基础上，利用迭代计算完成了对搜索窗口、范围及方向的自适应设置，除了可以得到高精度匹配结果外，还有许多优势，如方法简单、处理速度快等等。

附图说明

图1为影像匹配流程图；

图2a为2013.06.14影像同名点偏移量分布结果；

图2b为2013.09.28影像同名点偏移量分布结果；