[发明专利]一种基于平均高程面的影像快速几何预处理方法

权利要求书

1.一种基于平均高程面的影像快速几何预处理方法，其特征在于，包括：

步骤1、由对地观测卫星光学传感器通过线阵推扫成像方式获取影像，且经过传感器校正处理；同时利用成像过程中的行时、姿态、轨道等辅助数据和相机定标系数计算了传感器校正影像对应的有理多项式模型系数；其中，传感器校正影像对应的有理多项式模型是指：传感器影像点的二维坐标(x,y)与地球表面点的三维坐标(L,B,H)之间的数学关系式，该数学关系式的具体形式是两个三次多项式之比，故称为有利多项式；

步骤2、将传感器校正影像对应的有理多项式模型系数转换成系统几何纠正影像对应的有理多项式模型系数；转换前的像方坐标对应于传感器校正影像坐标(x1,y1)，转换后的像方坐标对应于平均高程面上的系统几何纠正影像坐标(x2,y2)；这两种像方坐标之间存在如下关系；

x1＝Fx(L,B,H),y1＝Fy(L,B,H) 公式(1)

x1＝Fx(L,B,H),y1＝Fy(L,B,H) 公式(1)

其中：公式(1)右侧(L,B,H)表示对应的高程面H上的点的物方坐标是(L,B)，Fx,Fy是传感器校正影像对应的有理多项式模型系数；公式(2)中系统几何纠正影像对应于平均高程面H0，物方坐标是(L,B)，其中左上角点的物方坐标是(L0,B0)，两个方向上的采样间隔分别是(dL,dB)；

步骤3、对原始影像进行基于平均高程面上的系统几何纠正；系统几何纠正后的影像左上角点对应的物方坐标是(L0,B0)，在两个方向上的采样间隔是(dL,dB)，每个像点(x2,y2)的物方坐标(L,B)都是已知的；系统几何纠正后的影像同时也是平均高程面H0上的影像；因此，据原始影像的几何成像模型，由平均高程面H0上的物方坐标(L,B)反算其原始像方坐标，再进行灰度重采样，得到平均高程面上的系统几何纠正影像。

2.根据权利要求1所述的一种基于平均高程面的影像快速几何预处理方法，其特征在于，步骤2中，根据(x1,y1)求(x2,y2)的过程如下；

步骤2.1、根据公式(1)由(x1,y1)求平均高程面H0上的物方坐标(L,B)；

步骤2.2、求出物方坐标(L,B)的最大最小范围，得到左上角点坐标(L0,B0)；

步骤2.3、根据用户指定的采样间隔(dL,dB)，由公式(2)求得(x2,y2)。

3.根据权利要求2所述的一种基于平均高程面的影像快速几何预处理方法，其特征在于，步骤2.1中，根据有理多项式模型系数，可由点在平均高程面H0上的物方坐标(B,L)求点的像方坐标(x1,y1)，这就是公式(1)；反之，也可由点的像方坐标(x1,y1)求得其在平均高程面H0上的物方坐标(B,L)，这个过程需要迭代，具体如下

1)设置迭代次数为i，物方坐标为(Lⁱ,Bⁱ)；(其中当i＝0时，物方坐标初值为有理多项式模型系数中的两个物方坐标归一化平移系数)；

2)根据公式(1)计算对应的像方坐标误差dx＝x1-x1ⁱ,dy＝y1-y1ⁱ，其中x1ⁱ＝Fx(Lⁱ,Bⁱ,H0),y1ⁱ＝Fy(Lⁱ,Bⁱ,H0)；

3)列出误差方程式其中分别是公式(1)对x,y对L,B求偏导数的结果；

4)误差方程求解，得到物方坐标的改正数dL,dB；

5)更新物方坐标Lⁱ⁺¹＝Lⁱ+dL,Bⁱ⁺¹＝Bⁱ+dB；

6)判断物方坐标改正数的绝对值是否小于给定的阈值；如果是，输出新的物方坐标；否则，令迭代次数i＝i+1，重复上述2)～6)步骤直至满足迭代结束条件。

4.根据权利要求1所述的一种基于平均高程面的影像快速几何预处理方法，其特征在于，步骤3采用典型的间接法几何纠正法，具体包括：

步骤3.1计算原始影像四个角点(x,y)对应的平均高程面H0上的物方坐标(L,B)，求四个角点物方坐标的最小外接矩形范围；

步骤3.2、对物方坐标范围内的每个像点，由物方坐标(L,B)反算其原始像方坐标(x,y)；

步骤3.3、根据原始像方坐标(x,y)在原始影像上进行灰度重采样，得到平均高程面H0上的系统几何纠正影像。