[发明专利]基于物方投影几何约束的线阵推扫式影像最佳扫描线搜索方法

摘要

基于物方投影几何约束的线阵推扫式影像最佳扫描线搜索方法：将CCD线阵传感器分段，对每段用一条直线表示，每段CCD探元在扫描成像时，与扫描线投影中心分别形成一个扫描行中心投影面；估算线阵推扫式影像物方平均高程投影面坐标系到影像扫描坐标系的6个仿射变换参数；获取影像相邻扫描行中心投影面空间距离的估值；估算物点在影像上的成像位置；进行扫描线物方搜索迭代计算；定位与物点左右最邻近的两个扫描行中心投影面，通过物方插值计算最佳扫描线物方搜索的精确解。本发明简单、易于实现，显著地减少了最佳扫描线搜索的计算量，从而能有效提高线阵推扫式影像的坐标反投影计算的效率，特别适合于高分辨率线阵推扫式海量影像处理。

主权项

1.基于物方投影几何约束的线阵推扫式影像最佳扫描线搜索方法，包括以下步骤：一、将CCD线阵传感器分成n段，n取不大于30的正整数；然后对每段之内的CCD探元用一条直线近似表示，这样每段CCD探元在扫描成像时，与扫描线投影中心分别形成一个扫描行中心投影面；二、采用二维仿射变换公式(1)近似描述线阵推扫式影像的像素坐标与物方平均高程面二维投影坐标之间的对应关系；在线阵推扫式影像的四角选取4个像点，基于中心投影共线条件方程计算它们在物方平均高程面上的二维投影坐标；将这4个像点的像素坐标和计算得到的物方投影点坐标分别代入公式(1)联立方程组，基于最小二乘平差解算6个仿射变换参数； x＝a0+a1X+a2Y (1) y＝b0+b1X+b2Y 上面公式中：(x，y)为像点的像素坐标，其中x对应的是影像扫描行的行号；(X，Y)为像点在物方平均高程面上的二维投影坐标；α0，a1，a2，b0，b1，b2为6个仿射变换参数；三、通过公式(2)或(3)或(4)，获取影像相邻扫描行中心投影面空间距离的估值d；$d=\frac{D}{N-1}---\left(2\right)$ d＝GSD (3) d＝GSD×cosα (4)上面公式中：D为影像最后一条扫描线的投影中心到起始扫描行中心投影面的距离；N为影像的扫描线数目；GSD为影像的地面采样间隔；α为线阵传感器的扫描角；四、基于二维仿射变换公式(1)对物点进行计算，得到其像点的像素坐标近似值(x，y)，对x坐标值取整后的结果为m；若n等于1，直接进入步骤五，若n大于1，则基于估算得到的像点位置判断成像探元所在的CCD分段，进而选择该CCD分段所对应的扫描行中心投影面作为物方搜索的基准；五、进行扫描线物方搜索迭代计算：(1)以m作为扫描线物方搜索迭代值的初值；(2)基于公式(5)，计算物点与第m条扫描线的扫描行中心投影面之间扫描线数目的估值μ；$\mu =\frac{D}{d}---\left(5\right)$ 公式中：D为物点到第m条扫描线的扫描行中心投影面的距离；d为相邻扫描行中心投影面空间距离的估值；(3)基于公式(6)计算扫描线物方搜索迭代值的中间变量l：$\mathrm{AX}+\mathrm{BY}+\mathrm{CZ}+D\le 0\Rightarrow \left\{\begin{array}{c}l=m-\mu ,(m>\mu )\\ l=1,(m\le \mu )\end{array}\right.$ $\mathrm{AX}+\mathrm{BY}+\mathrm{CZ}+D>0\Rightarrow \left\{\begin{array}{c}l=m+\mu ,(m+\mu <N)\\ l=N,(m+\mu \ge N)\end{array}\right.---\left(6\right)$ 上面公式中：A，B，C，D为影像上第m条扫描线的扫描行中心投影面平面方程系数；(X，Y，Z)为物点坐标；当μ＞2时，返回步骤(2)并用l的值代替m的值，直至μ≤2；否则，停止迭代；得到扫描线物方搜索迭代值；六、基于所得的扫描线物方搜索迭代值，定位与物点左右最邻近的两个扫描行中心投影面，通过物方插值计算最佳扫描线物方搜索的精确解L，计算公式如下：$L=i+\frac{D_1}{D_1+D_2}---\left(7\right)$ 公式中：L为物点的最佳扫描线的物方搜索值；i为物点左边最邻近扫描行中心投影面对应的影像扫描线行号；D1为物点到左边最邻近扫描行中心投影面的距离；D2为物点到右边最邻近扫描行中心投影面的距离。