一種sar影像區(qū)域網(wǎng)平差連接點(diǎn)自動(dòng)提取方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于遙感影像的數(shù)字?jǐn)z影測量領(lǐng)域，特別涉及合成孔徑雷達(dá)區(qū)域網(wǎng)平差處 理領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 目前，合成孔徑雷達(dá)（Synthetic Aperture Radar, SAR)地形測繪技術(shù)已經(jīng)在逐 步的推廣應(yīng)用，在多云霧地區(qū)，大面積SAR測圖應(yīng)用是未來的必然趨勢。SAR影像高精度定 位是SAR地形測繪的基礎(chǔ)，而在大面積測圖應(yīng)用中，SAR影像的高精度定位需要通過區(qū)域網(wǎng) 平差才能實(shí)現(xiàn)。區(qū)域網(wǎng)平差是充分利用影像重疊區(qū)的連接點(diǎn)上的多余觀測信息，解算模型 定向參數(shù)，實(shí)現(xiàn)高精度定位，從而減少對(duì)控制點(diǎn)數(shù)量的需求。所以連接點(diǎn)的獲取成為大面積 SAR影像高精度定位首先需要解決的問題。而僅僅依靠人工量測的方法提取連接點(diǎn)，對(duì)于大 面積測圖應(yīng)用是非常困難的，特別是對(duì)于機(jī)載SAR測圖，因其影像數(shù)據(jù)量大，必須發(fā)展自動(dòng) 提取方法，才能滿足實(shí)際應(yīng)用的需求。
[0003] 目前均采用SAR影像匹配方法來自動(dòng)提取連接點(diǎn)，但是由于SAR采用距離投影成 像方式，幾何畸變嚴(yán)重，同時(shí)存在斑點(diǎn)噪聲，使得SAR影像匹配較之光學(xué)影像方法困難許 多。SAR影像匹配是目前SAR遙感領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)和難點(diǎn)。對(duì)于區(qū)域網(wǎng)來說，每個(gè)連接點(diǎn)涉 及多張影像，對(duì)應(yīng)的照射角度差異很大，分辨率也不統(tǒng)一，這就導(dǎo)致不同影像上的相同目標(biāo) 在形狀和灰度上表現(xiàn)出較大差異，尤其是不同側(cè)視的SAR影像之間，差異更大，這些都給區(qū) 域網(wǎng)SAR影像匹配帶來更大的困難。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述技術(shù)問題，本發(fā)明提出了一種綜合多元信息的 SAR影像自動(dòng)匹配方法，該方法綜合利用SAR影像幾何信息、特征信息、灰度信息以及外部 輔助地形信息進(jìn)行SAR影像匹配，克服了 SAR區(qū)域網(wǎng)影像匹配中存在的尺度不一致、相對(duì)變 形復(fù)雜、像點(diǎn)初始相對(duì)位置關(guān)系不確定、非特征點(diǎn)匹配困難以及匹配計(jì)算量大等問題，實(shí)現(xiàn) 了 SAR影像區(qū)域網(wǎng)平差連接點(diǎn)的高效自動(dòng)提取。
[0005] 本發(fā)明所述的SAR影像區(qū)域網(wǎng)平差連接點(diǎn)自動(dòng)提取方法，包括如下步驟：
[0006] 步驟1，利用SAR幾何成像信息和外部輔助地形信息，對(duì)SAR影像進(jìn)行幾何糾正，得 到糾正SAR影像；
[0007] 步驟2,根據(jù)所述糾正SAR影像的地理坐標(biāo)和外部輔助地形信息，以預(yù)先設(shè)定的間 隔生成地面格網(wǎng)點(diǎn)，計(jì)算地面格網(wǎng)點(diǎn)在糾正SAR影像上的相應(yīng)影像點(diǎn)，所述相應(yīng)影像點(diǎn)作 為近似同名影像點(diǎn)；
[0008] 步驟3,對(duì)于每一組近似同名影像點(diǎn)，從糾正SAR影像上截取一組同名影像塊，從 該組同名影像塊中選取其中的一個(gè)作為參考影像塊，利用SAR影像的特征信息，在所述參 考影像塊中提取興趣值最大的點(diǎn)作為匹配參考點(diǎn)；
[0009] 步驟4,對(duì)于每一個(gè)匹配參考點(diǎn)，在同名影像塊上搜索同名影像點(diǎn)，得到糾正SAR 影像間的同名連接點(diǎn)；
[0010] 步驟5,根據(jù)幾何定位信息，將步驟4中得到的糾正SAR影像間的同名連接點(diǎn)轉(zhuǎn)換 到原始的SAR影像上，得到SAR影像區(qū)域網(wǎng)平差連接點(diǎn)。
[0011] 優(yōu)選的，所述步驟1具體為：利用SAR影像自帶的幾何成像參數(shù)和傳感器平臺(tái)狀態(tài) 矢量參數(shù)，建立幾何定位模型，利用所述幾何定位模型結(jié)合外部輔助地形信息，對(duì)SAR影像 進(jìn)行幾何糾正，得到糾正SAR影像。
[0012] 優(yōu)選的，所述外部輔助地形信息是數(shù)字高程模型數(shù)據(jù)。
[0013] 優(yōu)選的，所述步驟2具體包括：
[0014] 步驟2. 1，在區(qū)域網(wǎng)的范圍之內(nèi)，以預(yù)先設(shè)定的格網(wǎng)間距取地面格網(wǎng)點(diǎn)，并結(jié)合外 部輔助地形信息獲取高程信息，獲取地面格網(wǎng)點(diǎn)的三維坐標(biāo)；
[0015] 步驟2. 2,根據(jù)糾正SAR影像的地理坐標(biāo)信息，將步驟2. 1得到的三維坐標(biāo)反算到 幾何糾正SAR影像上；
[0016] 步驟2. 3,對(duì)于每一個(gè)地面格網(wǎng)點(diǎn)，遍歷區(qū)域網(wǎng)中所有影像，提取所有對(duì)該地面格 網(wǎng)點(diǎn)成像的影像，獲得一組糾正SAR影像上的影像點(diǎn)，這一組影像點(diǎn)為近似同名影像點(diǎn)。
[0017] 優(yōu)選的，所述步驟3具體包括：
[0018] 步驟3. 1，對(duì)于每一組的近似同名影像點(diǎn)，以相應(yīng)影像點(diǎn)為中心，從糾正SAR影像 上截取預(yù)先設(shè)定的寬度和高度的影像塊，對(duì)于多度重疊的影像點(diǎn)，該影像點(diǎn)所在的一組影 像塊近似對(duì)應(yīng)同一地面區(qū)域，該組影像塊為一組同名影像塊。
[0019] 步驟3. 2,對(duì)于通過步驟3. 1截取的每一組同名影像塊，選擇其中一個(gè)影像塊作為 參考影像塊，在參考影像塊上進(jìn)行特征點(diǎn)提取，提取興趣值最大的點(diǎn)作為最終的匹配參考 點(diǎn)。
[0020] 優(yōu)選的，所述步驟3. 1中預(yù)先設(shè)定的所述寬度和高度根據(jù)幾何定位模型和高程誤 差確定。
[0021] 優(yōu)選的，所述步驟4中，對(duì)于每一個(gè)匹配參考點(diǎn)，采用區(qū)域匹配方法在同名影像塊 上搜索同名影像點(diǎn)，得到糾正SAR影像間的同名連接點(diǎn)。
[0022] 優(yōu)選的，所述步驟5具體包括：針對(duì)糾正SAR影像間的同名連接點(diǎn)，根據(jù)糾正SAR 影像的地理坐標(biāo)信息，獲取同名連接點(diǎn)的平面坐標(biāo)（XRe。，YrJ，利用平面坐標(biāo)在DEM數(shù)據(jù)上 內(nèi)插高程H Re。，得到同名連接點(diǎn)三維地理坐標(biāo)（XRe。，YRe。，HrJ，根據(jù)SAR影像幾何定位模型， 計(jì)算該同名連接點(diǎn)在原始SAR影像上的影像坐標(biāo)（x SAR, ySAR)。
[0023] 本發(fā)明所述的SAR區(qū)域網(wǎng)平差連接點(diǎn)自動(dòng)提取方法，綜合利用幾何信息、特征信 息、灰度信息以及外部輔助地形信息，克服SAR區(qū)域網(wǎng)中多視向的影像匹配中存在的尺度 不一致、相對(duì)變形復(fù)雜、像點(diǎn)初始相對(duì)位置關(guān)系不確定、非特征點(diǎn)匹配困難以及匹配計(jì)算量 大等問題，進(jìn)行快速區(qū)域網(wǎng)SAR影像匹配，實(shí)現(xiàn)高精度同名連接點(diǎn)自動(dòng)提取。
【附圖說明】
[0024] 為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例中所需要使用的附 圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域 普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0025] 圖1是本發(fā)明所述的SAR影像區(qū)域網(wǎng)平差連接點(diǎn)自動(dòng)提取方法的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0026] 下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的描述。
[0027] 如圖1所示，本發(fā)明所述的SAR影像區(qū)域網(wǎng)平差連接點(diǎn)自動(dòng)提取方法采用如下的 步驟進(jìn)行：
[0028] 步驟1，利用SAR幾何成像信息和外部輔助地形信息，對(duì)SAR影像進(jìn)行幾何糾正，得 到糾正SAR影像。
[0029] 其中，步驟1具體為：利用SAR影像自帶的幾何成像參數(shù)和傳感器平臺(tái)狀態(tài)矢 量參數(shù)，建立幾何定位模型，利用所述幾何定位模型結(jié)合外部輔助地形信息，即已有的 DEM (Digital Elevation Model，數(shù)字高程模型，其是對(duì)地形地貌的一種離散的數(shù)字表達(dá)， 是對(duì)地面特征進(jìn)行空間描述的數(shù)字方法）數(shù)據(jù)，對(duì)SAR影像進(jìn)行幾何糾正，得到糾正SAR影 像。
[0030] 步驟2,根據(jù)所述糾正SAR影像的地理坐標(biāo)和外部輔助地形信息，以預(yù)先設(shè)定的間 隔生成地面格網(wǎng)點(diǎn)，計(jì)算地面格網(wǎng)點(diǎn)在糾正SAR影像上的相應(yīng)影像點(diǎn)，所述相應(yīng)影像點(diǎn)作 為近似同名影像點(diǎn)。
[0031 ] 其中，步驟2具體包括：
[0032] 步驟2. 1，在區(qū)域網(wǎng)的范圍之內(nèi)，以預(yù)先設(shè)定的格網(wǎng)間距取地面格網(wǎng)點(diǎn)，并結(jié)合外 部輔助地形信息，例如DEM，獲取高程信息，獲取地面格網(wǎng)點(diǎn)的三維坐標(biāo)。
[0033] 假設(shè)整個(gè)區(qū)域網(wǎng)的左上角高斯平面坐標(biāo)為（H)，取網(wǎng)格間距為（ΛΧ，ΛΥ)，則 第r行，第c列的地面格網(wǎng)點(diǎn)匕。的地面坐標(biāo)（X P，Yp)為：XP= X Q+r* Λ X，Yp= Y Q+c* Λ Y， 其中，r、c為大于0的整數(shù)。由地面坐標(biāo)（XP，YP)能夠從DEM中內(nèi)插得到高程值H P，從而得 到地面格網(wǎng)點(diǎn)匕。的三維坐標(biāo)（X P，YP，Hp)。
[0034] 步驟2. 2,根據(jù)糾正SAR影像的地理坐標(biāo)信息，將步驟2. 1得到的三維坐標(biāo)反算到 幾何糾正SAR影像上。
[0035] 步驟2. 3,對(duì)于每一個(gè)地面格網(wǎng)點(diǎn)，遍歷區(qū)域網(wǎng)中所有影像，提取所有對(duì)該地面格 網(wǎng)點(diǎn)成像的影像，同時(shí)獲得一組糾正SAR影像上的影像點(diǎn)，這一組影像點(diǎn)為近似同名影像 點(diǎn)。
[0036] 例如對(duì)于地面格網(wǎng)點(diǎn)Ρμ，由三維坐標(biāo)（XP，YP，H p)可以獲取m景相關(guān)的影像，m為 景的個(gè)數(shù)，獲取該點(diǎn)在每一景的影像上的影像點(diǎn)ΙΛ IP2,. . . .，ΙΛ影像坐標(biāo)為（A1，Cp1), (rP 2, cP2)，. . . .，（rPm，cPm)，這一組影像點(diǎn)為近似同名影像點(diǎn)。
[0037] 步驟3,對(duì)于每一組近似同名影像點(diǎn)，從糾正SAR影像上截取一組同名影像塊，從 該組同名影像塊中選取其中的一個(gè)作為參考影像塊，利用SAR影像的特征信息，在所述參 考影像塊中提取興趣值最大的點(diǎn)作為匹配參考點(diǎn)。
[0038] 其中，步驟3具體包括：
[0039] 步驟3. 1，對(duì)于每一組的近似同名影像點(diǎn)，以相應(yīng)影像點(diǎn)為中心，從糾正SAR影像 上截取預(yù)先設(shè)定的