量的振幅，頻率和相位;1代表某個沿軌向 顫振成分的序號，j代表某個沿軌向顫振成分的序號，m代表沿軌向顫振成分的個數(shù)，n代表 垂軌向顫振成分的個數(shù)；
[0141] 得到兩波段同名點配準殘差中顫振影響對應的公式如下，
[0142] < AP;' -應；-+ 完:=。^ Sin(歷/' + 口;) - 4 Sin(歷/ + 扔) 巧) AK,' =公;，一￡, + 5];=。公;Sin(仿'+ 度,Sin(仿/ +
[0143] 其中，A Vx、A Vy代表某一波段與基準波段配準殘差的沿軌向坐標和垂軌向坐標；
[0144] 設為存在W下等價條件， '4=4 = Bj
[0145] 巧f=巧 （7) 陽J =似J 巧i = 9i .Wi=Vi
[0146] 則
[0147] 1；=€,-€;+完:=〇2斗'3：[11(妨方-廣)/2)(：0呂(汾/ + 於+ 田方-廣)/2) (8) I；二狂,-S; + 玄;=。2度,' sin(^^,(f' - f) / 2)cos(w/ + + 份方-f) / 2)
[0148] 利用焦面排列特點和成像模型根據(jù)波段成像時間差，改變參量t，得到其他波段與 參考波段由于顫振造成的像差量；
[0149] 第四模塊，用于利用第=模塊所得結(jié)果重新計算更新相機坐標系相對本體坐標系 的旋轉(zhuǎn)矩陣Rcb;
[0150] 第五模塊，用于利用第四模塊更新結(jié)果進一步精化式（1)所示成像模型，利用精化 所得新的成像模型與無崎變的成像模型對準，對原始影像進行重采樣，實現(xiàn)波段影像的自 動配準。
[0151] 各模塊具體實現(xiàn)可參見相應步驟，本發(fā)明不予寶述。
【主權(quán)項】
1. 一種基于幾何模型的LASIS波段影像配準方法，其特征在于:包括w下步驟， 步驟a,將LASIS面陣探測器等效為多線陣探測器，建立多線陣推掃成像模型，所述多線 陣推掃成像模型中的每條垂軌向CCD模型符合單線陣推掃模型，線陣之間無縫排列，每個線 陣成像對應LASIS-個單波段影像，其中各個波段P的嚴密成像模型如下，(1) 式中，[X Y Ζ]τ為像點對應的地面點的WGS84空間直角坐標系的坐標值，m為比例系數(shù)， [XsYsZsf為成像時衛(wèi)星在WGS84坐標系下的位置矢量，Rbw為本體坐標系相對WGS84坐標系的 旋轉(zhuǎn)矩陣，RgB為相機坐標系相對本體坐標系的旋轉(zhuǎn)矩陣，RU代表偏置矩陣，（Φχ)ρ，（Φγ)ρ分別 為第Ρ行CCD任一探元對應的沿軌向指向角和垂軌向指向角，計算如下，(2) 式中，（x，y)為像點影像坐標、（x〇，y〇，f)表示內(nèi)方位元素 ，（Δ X, Δ y)為相機崎變引起的 像點偏移； 步驟b，根據(jù)控制數(shù)據(jù)進行相機標定，包括利用化rris算法提取基準波段影像角點，求 解物方信息;利用最小二乘配準算法在非基準波段影像獲取同名點作為對應的像方信息， 基于相應波段的嚴密成像模型利用同名點求解指向角，并把指向角和對應的垂軌向坐標S 代入如下公式，利用最小二乘計算擬合的系數(shù)at，bt，0 < t < 5，(3) 對姿軌模型進行平滑，并按照平滑后的姿軌模型對全部波段影像重采樣，從而實現(xiàn)影 像成像范圍的一致性； 步驟C，利用不同波段影像重疊區(qū)域構(gòu)建平行觀測值，利用兩個波段的平行觀測量檢測 平臺顫振，并根據(jù)利用檢測到的顫振特征補償其他波段顫振造成的像素偏移，獲取精確像 點坐標和對應的控制點坐標;實現(xiàn)方式如下， 設基準波段的顫振模型為(4) 其中，Vx、Vy分別代表沿軌向像差與垂軌像像差在沿軌向的投影；εχ、εγ代表沿軌向像差 與垂軌向像差中的隨機成分;S7 口.；)代表某個沿軌向顫振分量的振幅，頻率和相位； (Bj wj 4j)代表某個垂軌向顫振分量的振幅，頻率和相位;i代表某個沿軌向顫振成分的序 號J代表某個垂軌向顫振成分的序號，m代表沿軌向顫振成分的個數(shù)，η代表垂軌向顫振成 分的個數(shù). 構(gòu)建基準波段影像的平行觀測量，其他波段的顫振模型為(5) 其中，V'x、V'y分別代表沿軌向像差與垂軌像像差在沿軌向的投影；ε'χ、ε'γ代表沿軌向 像差與垂軌向像差中的隨機成分；k a!)代表某個沿軌向顫振分量的振幅，頻率和 相位；（B'j ω'^ φ'^)代表某個垂軌向顫振分量的振幅，頻率和相位;i代表某個沿軌向顫振 成分的序號，j代表某個沿軌向顫振成分的序號，m代表沿軌向顫振成分的個數(shù)，η代表垂軌 向顫振成分的個數(shù)； 得到兩波段同名點配準殘差中顫振影響對應的公式如下，(6) 其中，AVx、AVy代表某一波段與基準波段配準殘差的沿軌向坐標和垂軌向坐標； 設為存在W下等價條件，利用焦面排列特點和成像模型根據(jù)波段成像時間差，改變參量t，得到其他波段與參考 波段由于顫振造成的像差量； 步驟d，利用步驟C所得結(jié)果重新計算控制點對應的姿態(tài)信息，更新其對應的相機坐標 系相對本體坐標系的旋轉(zhuǎn)矩陣Rcb ; 步驟e，利用步驟d更新結(jié)果進一步精化式（1)所示成像模型，利用精化所得新的成像模 型與無崎變的成像模型對準，對原始影像進行重采樣，實現(xiàn)波段影像的自動配準。2.根據(jù)權(quán)利要求1基于幾何模型的LASIS波段影像配準方法，其特征在于:步驟e中，利 用步驟d更新結(jié)果進一步精化成像模型實現(xiàn)方式如下， 根據(jù)下式，(9) 其中，aW、A.W分別代表俯仰角和側(cè)滾角由于平臺振蕩引起的角度變化，a是沿軌 向歸化系數(shù)，An是沿軌向平移量;b是垂軌向歸化系數(shù)，A n是垂軌向平移量； 利用姿態(tài)文件中各姿態(tài)點對應的時間t參量計算并讓姿態(tài)文件中的姿態(tài) 點中的俯仰角和側(cè)滾角分別減去巧.(0、的。3. -種基于幾何模型的LASIS波段影像配準系統(tǒng)，其特征在于:包括W下模塊， 第一模塊，用于將LASIS面陣探測器等效為多線陣探測器，建立多線陣推掃成像模型， 所述多線陣推掃成像模型中的每條垂軌向CCD模型符合單線陣推掃模型，線陣之間無縫排 列，每個線陣成像對應LASIS-個單波段影像，其中各個波段P的嚴密成像模型如下，(1) 式中，[X Y Ζ]τ為像點對應的地面點的WGS84空間直角坐標系的坐標值，m為比例系數(shù)， [XsYsZsf為成像時衛(wèi)星在WGS84坐標系下的位置矢量，Rbw為本體坐標系相對WGS84坐標系的 旋轉(zhuǎn)矩陣，RgB為相機坐標系相對本體坐標系的旋轉(zhuǎn)矩陣，RU代表偏置矩陣，（Φχ)ρ，（Φγ)ρ分別 為第Ρ行CCD任一探元對應的沿軌向指向角和垂軌向指向角，計算如下，(2) 式中，（x，y)為像點影像坐標、（x〇，y〇，f)表示內(nèi)方位元素 ，（Δ X, Δ y)為相機崎變引起的 像點偏移； 第二模塊，用于根據(jù)控制數(shù)據(jù)進行相機標定，包括利用化rris算法提取基準波段影像 角點，求解物方信息；利用最小二乘配準算法在非基準波段影像獲取同名點作為對應的像 方信息，基于相應波段的嚴密成像模型利用同名點求解指向角，并把指向角和對應的垂軌 向坐標S代入如下公式，利用最小二乘計算擬合的系數(shù)at，bt，0 < t < 5，(3) 對姿軌模型進行平滑，并按照平滑后的姿軌模型對全部波段影像重采樣，從而實現(xiàn)影 像成像范圍的一致性； 第Ξ模塊，用于利用不同波段影像重疊區(qū)域構(gòu)建平行觀測值，利用兩個波段的平行觀 測量檢測平臺顫振，并根據(jù)利用檢測到的顫振特征補償其他波段顫振造成的像素偏移，獲 取精確像點坐標和對應的控制點坐標;實現(xiàn)方式如下， 設基準波段的顫振模型為(4) 其中，Vx、Vy分別代表沿軌向像差與垂軌像像差在沿軌向的投影；εχ、εγ代表沿軌向像差 與垂軌向像差中的隨機成分；戈表某個沿軌向顫振分量的振幅，頻率和相位； (Bj wj 代表某個垂軌向顫振分量的振幅，頻率和相位;i代表某個沿軌向顫振成分的序 號J代表某個垂軌向顫振成分的序號，m代表沿軌向顫振成分的個數(shù)，η代表垂軌向顫振成 分的個數(shù). 構(gòu)建基準波段影像的平行觀測量，其他波段的顫振模型為(5) 其中，V'x、V'y分別代表沿軌向像差與垂軌像像差在沿軌向的投影；ε'χ、ε'γ代表沿軌向 像差與垂軌向像差中的隨機成分；^ ST;: 代表某個沿軌向顫振分量的振幅，頻率和 相位；（B'j ω'^ φ'^)代表某個垂軌向顫振分量的振幅，頻率和相位;i代表某個沿軌向顫振 成分的序號，j代表某個沿軌向顫振成分的序號，m代表沿軌向顫振成分的個數(shù)，η代表垂軌 向顫振成分的個數(shù)； 得到兩波段同名點配準殘差中顫振影響對應的公式如下，(6) 其中，AVx、AVy代表某一波段與基準波段配準殘差的沿軌向坐標和垂軌向坐標； 設為存在W下等價條件，利用焦面排列特點和成像模型根據(jù)波段成像時間差，改變參量t，得到其他波段與參考 波段由于顫振造成的像差量； 第四模塊，用于利用第Ξ模塊所得結(jié)果重新計算控制點對應的姿態(tài)信息，更新其對應 的相機坐標系相對本體坐標系的旋轉(zhuǎn)矩陣Rcb; 第五模塊，用于利用第四模塊更新結(jié)果進一步精化式（1)所示成像模型，利用精化所得 新的成像模型與無崎變的成像模型對準，對原始影像進行重采樣，實現(xiàn)波段影像的自動配 準。4.根據(jù)權(quán)利要求3基于幾何模型的LASIS波段影像配準系統(tǒng)，其特征在于:第五模塊中， 利用第四模塊更新結(jié)果進一步精化成像模型實現(xiàn)方式如下， 根據(jù)下式，巧) 其中，界,..W分別代表俯仰角和側(cè)滾角由于平臺振蕩引起的角度變化，a是沿軌 向歸化系數(shù)，拓0是沿軌向平移量;b是垂軌向歸化系數(shù)，嫁。是垂軌向平移量； 利用姿態(tài)文件中各姿態(tài)點對應的時間t參量計算A(f)、(r)，并讓姿態(tài)文件中的姿態(tài) 點中的俯仰角和側(cè)滾角分別減去A(f)、A (廣)。
【專利摘要】本發(fā)明提供一種基于幾何模型的LASIS波段影像配準方法及系統(tǒng)，包括首先將LASIS成像模型等效為多線陣推掃模型，先進行相機標定，利用不同波段影像重疊區(qū)域構(gòu)建平行觀測值，利用兩個波段的平行觀測量檢測平臺顫振，并根據(jù)利用檢測到的顫振特征補償其他波段顫振造成的像素偏移；更新成像模型的姿態(tài)信息，利用精化所得新的成像模型與無畸變的成像模型對準，對原始影像進行重采樣，實現(xiàn)波段影像的自動配準。傳統(tǒng)方法兩兩波段匹配，其構(gòu)建的干涉序列中存在累積誤差從而精度較差，本發(fā)明規(guī)避了以上缺陷，能夠?qū)崿F(xiàn)干涉序列影像的整體高精度配準，改進了各波段自我補償?shù)膫鹘y(tǒng)方法，能夠極大提升處理效率。
【IPC分類】G06T7/00
【公開號】CN105701830
【申請?zhí)枴緾N201610031442
【發(fā)明人】李凡, 邵振峰
【申請人】武漢大學
【公開日】2016年6月22日
【申請日】2016年1月18日