一種自適應(yīng)幾何關(guān)系強(qiáng)弱的有理函數(shù)模型區(qū)域網(wǎng)平差方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種自適應(yīng)幾何關(guān)系強(qiáng)弱的有理函數(shù)模型區(qū)域網(wǎng)平差方法，它包括以下步驟：1)讀取衛(wèi)星遙感影像的有理函數(shù)模型參數(shù)、歸一化因子，以及連接點(diǎn)、控制點(diǎn)和檢查點(diǎn)的影像坐標(biāo)；2)根據(jù)讀取的有理函數(shù)模型參數(shù)、歸一化因子和連接點(diǎn)坐標(biāo)，計(jì)算每一個(gè)連接點(diǎn)的所有交會(huì)角，并取每一個(gè)連接點(diǎn)的最大的交會(huì)角作為立體幾何關(guān)系強(qiáng)弱的量化指標(biāo)；3)根據(jù)每一個(gè)連接點(diǎn)最大交會(huì)角大小，將連接點(diǎn)分為第一類連接點(diǎn)和第二類連接點(diǎn)；4)根據(jù)連接點(diǎn)的最大交會(huì)角大小，算法自適應(yīng)確定連接點(diǎn)的物方大地坐標(biāo)初始值；5)建立誤差方程，進(jìn)行區(qū)域網(wǎng)平差；6)輸出有理函數(shù)模型精化參數(shù)，完成基于RFM的區(qū)域網(wǎng)平差。本方法特別適用于寬視角、大范圍的遙感影像平差以及平差數(shù)據(jù)復(fù)雜、數(shù)據(jù)來源廣泛的多源數(shù)據(jù)間的區(qū)域網(wǎng)平差。
【專利說明】-種自適應(yīng)幾何關(guān)系強(qiáng)弱的有理函數(shù)模型區(qū)域網(wǎng)平差方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及攝影成像【技術(shù)領(lǐng)域】，涉及一種有理函數(shù)模型的區(qū)域網(wǎng)平差方法，特別 是關(guān)于一種適用于航天及深空探測(cè)衛(wèi)星遙感影像的自適應(yīng)立體成像幾何關(guān)系強(qiáng)弱的有理 函數(shù)模型的區(qū)域網(wǎng)平差技術(shù)。

【背景技術(shù)】
[0002] 隨著遙感衛(wèi)星的不斷發(fā)展，各種新的軌道器和傳感器不斷涌現(xiàn)，傳感器成像形式 的多樣化使得嚴(yán)密成像幾何模型的形式日益復(fù)雜，構(gòu)建難度也不斷增加，這樣加大了用戶 的使用難度，提高了用戶使用的專業(yè)門檻，從而限制衛(wèi)星影像的使用和發(fā)展。另外，構(gòu)建嚴(yán) 密成像幾何模型所需的衛(wèi)星平臺(tái)和有效載荷等關(guān)鍵技術(shù)參數(shù)是航天大國的技術(shù)機(jī)密，因此 遙感衛(wèi)星的幾何處理往往采用有理函數(shù)模型（RFM)這一通用的幾何模型。
[0003] RFM具體定義關(guān)系式如下：

【權(quán)利要求】
1. 一種自適應(yīng)幾何關(guān)系強(qiáng)弱的有理函數(shù)模型區(qū)域網(wǎng)平差方法，它包括以下步驟： 1) 讀取衛(wèi)星遙感影像的有理函數(shù)模型參數(shù)、歸一化因子，以及連接點(diǎn)、控制點(diǎn)和檢查點(diǎn) 的影像坐標(biāo)； 2) 根據(jù)讀取的有理函數(shù)模型參數(shù)、歸一化因子和連接點(diǎn)坐標(biāo)，計(jì)算每一個(gè)連接點(diǎn)的所 有交會(huì)角，并取每一個(gè)連接點(diǎn)的最大的交會(huì)角作為立體幾何關(guān)系強(qiáng)弱的量化指標(biāo)； 3) 根據(jù)每一個(gè)連接點(diǎn)最大交會(huì)角大小，將連接點(diǎn)分為第一類連接點(diǎn)和第二類連接點(diǎn)； 4) 根據(jù)連接點(diǎn)的最大交會(huì)角大小，算法自適應(yīng)確定連接點(diǎn)的物方大地坐標(biāo)初始值，具 體過程為： 針對(duì)第一類連接點(diǎn)：首先獲取影像范圍內(nèi)的高差dh = Heightmax_Heightmin，式中的 Heightmax表不最大1?程；Heightmin表不最小1?程；然后計(jì)算因 1?差引起的最大投影差ds = dhXtan0max，當(dāng)ds彡kXr時(shí)，高程初值取值為參數(shù)HEIGHT_OFF，經(jīng)緯度初值用有理函數(shù) 模型和高程初值直接求解，式中的k表示精度要求；r表示影像分辨率；當(dāng)ds > kXr時(shí)，利 用初始高程HEIGHT_OFF和有理函數(shù)模型參數(shù)，直接求解出初始的大地坐標(biāo)，然后利用該大 地坐標(biāo)經(jīng)緯度在輔助數(shù)字高程模型上內(nèi)插出新的高程值，比較新的高程值與原始高程的差 值，如果差值較小，則該經(jīng)緯度與高程作為解算初值，如果差值較大，則利用新的高程替代 HEIGHT_OFF為初值迭代求解； 針對(duì)第二類連接點(diǎn)：利用有理函數(shù)模型空間前方交會(huì)的方式直接得到初始值； 5) 建立誤差方程，進(jìn)行區(qū)域網(wǎng)平差，其中： 對(duì)于控制點(diǎn)，其線性化誤差方程為
上式中，F(xiàn)X表不方程在列方向的誤差，F(xiàn)y表不方程在行方向的誤差；F x(l、Fy(l表不泰勒級(jí) 數(shù)〇次項(xiàng)，6(|，61，62和；^，；^，；^為仿射變換參數(shù) ；1；[116、8&1]^16為影像行列坐標(biāo)，1、7為精化 后的影像行列坐標(biāo)
表示緯度、經(jīng)度和高程的一階偏導(dǎo)數(shù)； 6) 輸出有理函數(shù)模型精化參數(shù)，完成基于RFM的區(qū)域網(wǎng)平差。
2. 如權(quán)利要求1所述的一種自適應(yīng)幾何關(guān)系強(qiáng)弱的有理函數(shù)模型區(qū)域網(wǎng)平差方法，其 特征在于：所述步驟2)中任一連接點(diǎn)的最大交會(huì)角的計(jì)算方法如下： ① 選取該連接點(diǎn)在第一張影像上的坐標(biāo)（lineDsampleD ; ② 利用第一張影像的有理函數(shù)模型中的歸一化參數(shù)求解該影像范圍內(nèi)的最大高程 Heightmax和最小高程Heightmin，求解公式如下： Height眶=HEIGHT_OFF+HEIGHT_SCALE Height- = HEIGHT_OFF-HEIGHT_SCALE ③ 根據(jù)有理函數(shù)模型的正變換，由連接點(diǎn)在第一張影像上影像坐標(biāo)（linei，sample)、 影像的最大高程Height max、最小高程Heightmin，求解該像點(diǎn)在最大高程面上的大地經(jīng)纟韋度 坐標(biāo)（Latitude maxh, Longitudemaxh, Heightmax)和該像點(diǎn)在最小高程面上的大地經(jīng)纟韋度坐標(biāo) (Latitudeminh, Longitudeminh, Heightmin)； ④ 將像點(diǎn)在最大高程面上的大地經(jīng)緯度坐標(biāo)（Latitudemaxh, Longitudemaxh, Heightmax) 和在最小高程面上的大地經(jīng)緯度坐標(biāo)（Latitudeminh, Longitudeminh, Heightmin)轉(zhuǎn)換為星固 直角坐標(biāo)系下的直角坐標(biāo)（XmaXh，YmaXh，Z max)，（Xminh,Yminh,Zmin); ⑤ 計(jì)算影像上最大高程與最小高程對(duì)應(yīng)星固直角坐標(biāo)的三維矢量[Xmaxh-Xminh，Y maxh-Ymin 7 -7 ? h，乙max 乙min」^ ⑥ 選取該連接點(diǎn)在下一張影像上的坐標(biāo)（linei, samplei),并重復(fù)步驟2)?5),直至獲 得連接點(diǎn)在所有的影像上的最大高程與最小高程對(duì)應(yīng)星固直角坐標(biāo)的三維矢量； ⑦ 利用矢量夾角公式求取每兩個(gè)矢量的夾角，選取最大矢量夾角θ_即最大交會(huì)角。
3.如權(quán)利要求1或2所述的一種自適應(yīng)幾何關(guān)系強(qiáng)弱的有理函數(shù)模型區(qū)域網(wǎng)平差方 法，其特征在于：所述步驟3)中，第一類連接點(diǎn)和第二類連接點(diǎn)的分類方法如下： ① 將各連接點(diǎn)按照最大交會(huì)角的大小由小到大排列； ② 從第一個(gè)連接點(diǎn)開始，進(jìn)行空間前方交會(huì)解算，如果第一個(gè)連接點(diǎn)解算過程中迭代 收斂，能解算出穩(wěn)定的解，則取第一個(gè)連接點(diǎn)的最大交會(huì)角的值作為閾值Θ i，結(jié)束計(jì)算；如 果不能收效，則對(duì)下一個(gè)連接點(diǎn)進(jìn)行空間前方交會(huì)解算，直至找出能迭代收斂，解算正確穩(wěn) 定的連接點(diǎn)為止，并取這個(gè)點(diǎn)的最大交會(huì)角的值為閾值;如果所有點(diǎn)都不能迭代收斂， 則取最后一個(gè)連接點(diǎn)的最大交會(huì)角值加上1度作為閾值Θ i ; ③ 當(dāng)連接點(diǎn)的最大交會(huì)角值小于閾值Θ i時(shí)，該連接點(diǎn)分類為第一類連接點(diǎn)，否則分類 為第二類連接點(diǎn)。
【文檔編號(hào)】G06F19/00GK104112078SQ201410362993
【公開日】2014年10月22日 申請(qǐng)日期:2014年7月28日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月28日
【發(fā)明者】劉斌, 邸凱昌, 劉召芹, 張鼎凱, 張璐璐 申請(qǐng)人:中國科學(xué)院遙感與數(shù)字地球研究所