[发明专利]基于二阶多项式无控制点区域网平差的历史影像正射纠方法

说明书

本发明公开了一种基于二阶多项式无控制点区域网平差的正射纠方法。解决缺少成像参数的(历史)影像的正射产品制作的难题。1、对缺失成像参数的(历史)影像的充分研究和应用。2、从任意两幅或多幅影像上测量足量的同名点构成加密点，区域网平差求解每幅影像的二阶多形式成像模型系数和所有加密点坐标。3、实现历史影像的正射纠正。利用本发明在无控制点条件下即可实现缺失成像参数的历史影像的正射校正；本发明无需实地采集控制点，克服历史影像控制点不易采集的困难，区域网平差计算简单残差并均匀分布了残差，精度较高；本发明提高纠正效率，降低成本。

技术领域

本发明涉及摄影测量与遥感领域，特别涉及无控制点区域网平差理论，应用于历史影像(影像成像参数未知)的正射纠正。

技术背景

由于研究需要，需要制作历史(卫星或航拍)影像的正射影像产品。由于历史卫星的各项参数未知，如内外方位元素和相机镜头畸变参数，所以在校正历史影像的时无法使用如共线方程和有理函数模型这类需要卫星参数的方法。而多项式模型不依赖卫星的各项参数，只需要足够量的控制点，因此该模型适合处理这些历史影像。而由于历史影像覆盖区域的地容地貌发生改变，如岩溶地貌，丘陵，沙漠等地形，无法测量控制点。则在高差方面对影像产生的变形会处在重要地位，因此必须进行高差改正。所有未处理的影像产品都会出现由于地面起伏引起的像点位移，即投影差。对于相对于某一个基准面正负高差的存在，引起地面点在像片上与其在基准面上的垂直投影点在相片上的构象点之间产生直线位移。本文中对多项式模型加入高程项，建立三维二次多项式模型，以此进行影像的校正，达到消除变形影响的同时，消除高差项引起的变形。选择添加加密点(TP)并进行区域网平差来获取加密点的坐标值，并参与影像校正过程，如此则可以解决无控制点的问题。

发明内容

本发明提出了一种基于二阶多项式无控制点区域网平差的正射纠方法，以解决缺失成像参数且无法量测控制点的历史影像正射产品难以制作的问题。

具体步骤为：

1影像校正模型选择

进行影像的校正，最基本的前提是建立对应有效的校正模型，到目前为止，影像校正模型已经产生了较多的种类，不同的专家有不同的分类意见，有的将模型分为：经验模型和物理模型；有的则分为几何模型和物理模型。一个校正模型的选择很大程度要决定于卫星传感器的投影方式，但通用模型则无需考虑这一点。对于不同影像产品，在校正时候选择的模型可以不同，但一定要选择合适的模型。由于卫星的各项参数未知，如内外方位元素和相机镜头畸变参数，所以在校正影像的时无法使用如共线方程和有理函数模型这类需要卫星参数的方法。而多项式模型不依赖卫星的各项参数，只需要足够量的控制点，因此该模型适合处理这些历史影像。由于无控制点，本发明为提高纠正精度，手动选择加密点。选择二阶多项式模型无需过多控制点。

2控制点和加密点选取

由于无控制点，且无法实地测量GCP，可从历史正射影像上选区控制点。控制点选取主要有：人工目视采集和图像自动匹配。控制点的选择需要注意的是点的特征、选点的数量和点的分布。影像上明显的特征地物可以作为控制点的选择，如主干道交叉口，建筑物边角，河流交叉口和自然界形状不规则的地物等。但往往需要根据影像的分辨率来选择作为控制点的地物。使用多项式模型时GCP数量的选择原则为(n+1)(n+2)/2，其中n为多项式的次数，二次多项式需要6个。但是往往根据原则选取的控制点数量来校正影像的效果不是最好的，所以在区域网平差模型情况下，可增设TP，一般为要求GCP点数的2倍到6倍。自动生成加密点，然后人工微调，控制点及TP的分布要尽量覆盖整个影像区域，而且需要分布均匀，影像边缘必须有足够量的控制点。

因为区域网平差模型可以根据现有控制点坐标精确计算加密点的坐标值。而本发明选取的基于多项式正射纠正的区域网平差其本质属于航带法区域网平差。航带法区域网平差模型将GCP视为“观测值”，通过整体平差求解各非线性改正参数。根据本文使用的校正模型,即二次多项式正射纠正模型。