[发明专利]一种通用线阵卫星核线影像生成方法

说明书

本发明公开了一种通用线阵卫星核线影像生成方法，该方法包括以下步骤：选取立体像对中左影像为参考影像，在参考影像空间内通过影像分块逐区域纠正的方式使得核线严格平行于影像行，并利用仿射变换模型描述分块纠正前后之间映射关系，从而建立起核线影像与原始影像的坐标转换关系。然后，采用基于物方投影像的思想，将纠正后的左核线影像与右原始影像一并投影到物方某一基准面，从而在基准面上重采样生成与左核线影像相同大小、分辨率一致的右核线影像。本发明方法能够很好的顾及影像每个区域的核线方向变化，有效的将全图核线上下视差控制在接近于零，尤其对于核线关系不稳定的立体像对具有较好的鲁棒性。

技术领域

本发明涉及计算机视觉技术，尤其涉及一种通用线阵卫星核线影像生成方法。

背景技术

随着卫星遥感技术的发展，线阵CCD推扫式成像技术已经成为当前高分辨率遥感卫星成像的重要技术，利用线阵CCD推扫式传感器获取同轨和异轨的立体像对已成为实现立体观测的重要手段。从线阵卫星立体像对中生产DSM是测绘遥感应用的一个重要方面，而核线影像生成又是密集匹配之前的一个重要环节，正确的核线约束能够将二维匹配问题转化为一维匹配问题，这可以大大提高匹配的效率和可靠度，因此从立体像对中生成核线影像是一项非常必要且具有实际意义和应用价值的任务。

由于线阵卫星传感器遵循“多中心”投影方式，导致其核线几何完全不同于框幅式中心投影传感器，相应的核线重采样方法也无法适用于线阵卫星立体像对。大量研究表明线阵卫星核线是类似双曲线的曲线，在小范围内可近似看作直线。当前主流的核线重纠正方法可以分为两类：基于物方和基于像方的方法。基于物方的思想是，首先对卫星投影方式进行简化(如平行投影方法)，或者是对核线几何的特性进行简化和假设(如假设核线在投影基准面上互相平行)，然后将影像投影到物方一个基准面上去，从而在基准面上采样以实现上下视差的消除。基于像方的方法则抛弃物方投影的思路，仅仅通过在影像空间内进行非线性几何变换，甚至是小面元变换来消除上下视差。

上述两类方法各有优缺点，基于物方投影基准面方法简单方便，比较容易获得分辨率一致的左右核线影像。但由于采用的是全局仿射模型，很难保证任意区域的上下视差都被控制在一个像素以内。相对来说，基于像方方法由于采用的是非线性模型，能够获得较高的核线精度，从而能够保证更低的上下视差，同时保留直线形式的核线。像方纠正的另一个优势是能够保证左右视差与高程的线性比例关系，这一点对前方交会时的高程估计是十分有利的。值得注意的是，近年来随着越来越多不同卫星传感器的发射升空，不同传感器构成立体观测变得越来越普遍，因此发明一种适用于任何立体像对的通用核线影像生成方法成为一种发展趋势。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于针对现有技术中的缺陷，提供一种通用线阵卫星核线影像生成方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种通用线阵卫星核线影像生成方法,包括以下步骤：

步骤1)数据准备：获取构成立体像对的左右影像数据以及RPC文件，并对RPC文件进行预处理；所述预处理包括同名点匹配和区域网平差处理，得到具有高精度定向参数的RPC文件；

步骤2)计算核线主方向：选取左影像为参考影像，对于左像上一点p，利用投影轨迹法计算参考影像中心位置像点p的核线方向θ_main；具体步骤为，将左影像中心位置像点p通过左影像RPC反算投影到物方最大、最小高程面上得到P₁和P₂两个地面点，接着将这两个物方三维点利用右影像RPC正算到右影像上去，得到两个右片像点q₁和q₂；然后将右片两个像点分别重复前述过程投影到左影像上去，得到q₁和q₂在左像上的投影轨迹点p₁和p₂,将包括影像中心点p在内的三个像点p、p₁和p₂，拟合三个像点所在直线，直线方向即为左影像中心位置核线方向，也称为核线主方向θ_main；