[发明专利]一种带有地理编码的光学卫星视频稳像方法及系统

说明书

本发明公开了一种带有地理编码的光学卫星视频稳像方法及系统，包括依次以相邻两帧视频图像的前一帧为主帧、后一帧为辅帧，得到若干对主帧和辅帧图像；视频图像帧间匹配，得到每一对主帧和辅帧图像之间的匹配点；构建视频图像帧间几何修正模型；求解辅帧图像的帧间几何修正参数；对辅帧图像的定向参数进行帧间几何修正，得到修正后的定向参数；对视频图像进行地理编码，得到带地理编码的稳像图像。本发明在保证光学卫星视频图像稳像精度的同时，得到的稳像图像带有地理编码，便于用户从视频数据中直接获取兴趣目标的几何信息。

技术领域

本发明属于光学卫星视频图像几何处理技术领域，特别涉及一种带有地理编码的光学卫星视频稳像方法及系统。

背景技术

光学视频卫星上搭载的视频相机可以通过凝视成像模式，获取目标区域的高频时序图像。利用这些高频时序图像，可以实现对运动过程的连续观测，特别适用于飞机、舰船等运动目标瞬时特性的跟踪分析以及森林火情、洪涝等高动态、短时隙现象的实时监测。

为了充分发挥光学视频卫星的效能，首先需求解决视频图像的稳像问题。视频稳像精度通常应达到子像素，才能够满足光学卫星视频数据高精度实时应用需求。当前视频稳像大多采用像方平移、相似变换、仿射变换等数学模型描述视频图像帧间几何关系。这些视频稳像模型虽然简单易用，但对于光学视频卫星却面临两个主要问题：1)难以顾及镜头畸变、地形起伏等引起的几何变形，而且随着视频相机空间分辨率、视频幅宽的不断提高，帧间几何变形将愈加明显，以至于利用这些视频稳像模型难以实现子像素级视频稳像。由此可见，采用传统简单的视频稳像模型难以全面描述众多误差源对视频图像帧间几何关系的影响，从而无法保证视频稳像的几何质量。2)对于光学视频卫星的用户而言，通常需要从视频数据中获取兴趣目标的几何信息，比如运动目标的位置与速度，而利用传统视频稳像模型进行视频稳像处理得到的视频数据，将难以满足这一应用需求。

发明内容

针对现有技术在光学卫星视频稳像方面存在的不足，本发明提供了一种带有地理编码的光学卫星视频稳像方法及系统，本发明在卫星视频图像定向模型的基础上，构建视频图像帧间几何修正模型，并对视频图像进行地理编码，来实现带有地理编码的光学卫星视频稳像。

本发明提供的一种带有地理编码的光学卫星视频稳像方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1，根据光学视频卫星高频时序成像的特点，依次以相邻两帧视频图像的前一帧为主帧、后一帧为辅帧，得到若干对主帧和辅帧图像；

步骤2，视频图像帧间匹配，得到每一对主帧和辅帧图像之间的匹配点；

步骤3，构建视频图像帧间几何修正模型，包括以下子步骤，

步骤3.1，构建光学卫星视频图像的定向模型；

步骤3.2，构建辅帧图像的帧间几何修正模型如下，

其中，(x,y)为像点坐标；为地面点正则化坐标；(x_o,y_o)为像点坐标正则化平移参数；(x_s,y_s)为像点坐标正则化缩放参数；p₁,p₂,p₃,p₄为定向模型中的三次多项式；(β₁,β₂,β₃,θ₁,θ₂,θ₃)为辅帧图像的帧间几何修正参数；

步骤4，求解辅帧图像的帧间几何修正参数；

步骤5，对辅帧图像的定向参数进行帧间几何修正，得到修正后的定向参数，包括以下子步骤，