基于投影基准面的线阵推扫式卫星立体像对近似核线影像生成方法

提出一种实用的基于物方投影基准面的线阵推扫式卫星影像核线模型,研究并实现基于该模型的近似核线影像生成方法.该方法能够生成子像素级上下视差的近乎严格的核线影像,且能直接由立体影像的定向参数建立原始影像与核线影像之间的严格坐标对应关系;基于投影基准面进行近似核线排列,有利于生成分辨率一致、相对于物方水平的核线立体模型,方便进行立体量测和立体判读.为了验证本文方法的正确性、可行性和通用性,分别对带有高精度RPC的SPOT5-HRG异轨立体像对、IKONOS同轨立体像对、IRS-P5同轨立体像对以及Quickbird同轨立体像对进行了核线试验.目前,该方法已应用于卫星影像的立体测图和DEM自动生成软件模块中.     

数字摄影中的核线影像算法研究

针对数字摄影立体像对自动生成核线影像的问题,介绍了基于数字影像几何纠正的核线解析方法及实现过程。内容包括基于数字影像的几何纠正、双线性插值法进行核线重采样、算法的VC++实现等问题的研究。最后对生成的核线影像的精度进行了分析,证明了用这一方法生成核线影像的可行性。     

基于POS数据的核线影像生成方法

提出一种对已知外方位元素的立体影像实施灰度重采样生成核线影像对的方法,推导了核线影像与原始影像之间的严密几何关系,并利用一组摄于某山区的1∶3 000比例尺实际航空影像验证了所建立几何关系的正确性和方法的可行性.试验表明,利用光束法区域网平差和经检校后的POS影像外方位元素生成的核线影像对与基于常规相对定向方法所生成的核线影像对具有相同的质量,同名点的上下视差在1像元以内,完全可以满足摄影测量立体观测的要求;而采用未经检校的POS影像外方位元素所生成的同名核线影像对带有约70像元的上下视差,无法用于立体观测.     

车载纵向摄影影像的核线影像生成与同名点匹配

根据车载纵向摄影影像核线排列的特点，利用相对定向确定立体像对的核线几何关系生成核线影像，并进行同名点匹配，取得了很好的效果。     

四元数的核线影像生成方法

针对现有核线影像生成方法计算量大、计算复杂等缺点,该文提出了一种基于四元数的核线影像生成算法,建立了四元数核线影像模型。推导了四元数共面条件方程线性化误差方程式,在此基础上依次利用两个四元数消除基线分量,实现了原始影像到核线影像的坐标变换;相比于传统欧拉角核线排列算法,四元数在实现姿态描述唯一性的同时避免了繁琐的三角函数计算。利用航空影像和无人机影像进行实验,建立的核线影像上下平均视差在0.4个像素以内,核线影像前方交会的平面和高程精度优于1m,结果表明四元数核线影像模型基本上消除了上下视差,能够满足摄影测量立体观测的要求。     

高分辨率光学遥感影像核线提取

高分辨率卫星的发展使遥感影像的广泛应用成为可能,在摄影测量领域具有重要意义的核线是高分辨率光学遥感影像应用的基础。本文基于有理函数作为通用的几何模型研究线阵CCD影像的理论依据,在一种新的有理函数反演模型基础上,确定像点的虚拟物方点,利用核线投影轨迹生成算法获得核线在左右影像范围内的走向和形状,结合3组不同传感器获取的不同地区的遥感数据进行了本文方法的验证,证明其有效性,证明本文方法可以快速高效地实现核线提取。     

顾及扫描侧视角变化的高分辨率卫星遥感影像严格几何模型

根据遥感卫星传感器对地扫描成像过程中CCD线阵列侧视角匀速变化的机理,从理论上改进基于仿射变换的高分辨率卫星遥感影像严格几何处理模型,推导地物与影像间的正反算公式.经时-SPOT-5异轨立体像对的试验表明,利用改进的几何模型和视CCD线阵列侧视角为常数的仿射变换模型对立体影像进行几何处理,前者较后者的像点χ坐标精度有一定的改善,物点的高程精度有所提高,平面精度两者基本一致.这说明成像过程中CCD线阵列侧视角的变化在高分辨率卫星遥感影像严格几何处理模型中是不可忽略的因素.     

火星快车HRSC线阵影像投影轨迹法近似核线重采样

火星快车高分辫率立体相机(high resolution stereo camera, HRSC)线阵推扫式影像具有分辫率高、全球覆盖性好等特点,对火星快车HRSL影像进行摄影测量处理可获取火星全球高分辫率地形数据,而影像匹配是自动获取地形数据的关键利用核线几何约束可以将影像匹配搜索范围由二维降至一维本文在构建火星快车HRSC线阵影像严格几何模型的基础上,提出了一种近似核线重采样方法首先,利用投影轨迹法分析 HRSC线阵影像核线的直线性与平行性;然后,将原始HRSC影像进行微分纠正生成水平影像,分析投影轨迹法得出的核线在水平影像上的几何关系并确定近似核线方向,再沿核线方向进行核线重排生成近似核线影像实验结果表明,本文算法生成的近似核线影像同名点上下视差优于1个像素,且在水平影像上进行近似核线重采样减少了由外方位元素变化引起的几何畸变,更有利于影像匹配。     

附加傅里叶补偿项的卫星遥感影像RFM平差方法

卫星光学遥感影像的几何畸变是制约其定位精度的重要原因。采用一般系统误差补偿模型难以从根本上消除影像复杂畸变。本文在有理函数模型RFM平差方案基础上,根据傅里叶级数的逼近特性,提出用二元傅里叶多项式代替一般多项式作为系统误差补偿项,以适用符合连续条件的任意形式畸变。仿真和实际数据平差试验结果表明,本文方法能够有效补偿由于影像内外方位元素误差造成的像方定位系统误差及不同大小的畸变。在控制点充足的条件下,附加3阶傅里叶补偿项的RFM平差定位精度显著优于附加一般多项式补偿项的常规方法,其中SPOT-5异轨立体像对平差后平面和高程定位精度可分别达到3.34 m和2.48 m,QuickBird同轨立体像对平差后平面和高程定位精度分别达到0.77 m和0.54 m,均达到了子像素精度水平。二元傅里叶多项式可作为一种通用的影像系统误差补偿模型,拓展应用于航空和近景影像的畸变校正。     

线阵推扫式相机高精度在轨几何标定

基于偏置矩阵和探元指向角构建了线阵推扫式相机的在轨几何标定模型,并给出了相应的参数求解方法。分析了线阵推扫式相机物理内参数模型与指向角内参数模型的区别与联系,对物理模型到指向角模型的演化过程进行了推导,分析了偏视场相机与正视场相机在使用指向角模型时的不同,并分别给出了两者的具体计算公式。利用嵩山检校场高精度控制数据和天绘一号高分影像验证了本文的模型和解法。实验结果表明,本文的标定模型和求解方法可解算出稳健可靠的内参数;两次标定结果相比,95%的样本探元沿轨方向的指向差异小于0.1像元,93%的样本探元垂轨方向的指向差异小于0.2像元。经在轨几何标定,影像定位精度显著提升。     

Epipolar resampling of linear pushbroom satellite imagery by a new epipolarity model

This paper presents a practical epipolarity model for high-resolution linear pushbroom satellite images acquired in either along-track or cross-track mode, based on the projection reference plane in object space. A new method for epipolar resampling of satellite stereo imagery based on this model is then developed. In this method, the pixel-to-pixel relationship between the original image and the generated epipolar image is established directly by the geometric sensor model. The approximate epipolar images are generated in a manner similar to digital image rectification. In addition, by arranging the approximate epipolar lines on the defined projection reference plane, a stereoscopic model with consistent ground sampling distance and parallel to the object space is thus available, which is more convenient for three-dimensional measurement and interpretation. The results obtained from SPOT5, IKONOS, IRS-P5, and QuickBird stereo images indicate that the generated epipolar images all achieve high accuracy. Moreover, the vertical parallaxes at check points are at sub-pixel level, thus proving the feasibility, correctness, and applicability of the method.     

基于相对方位元素的核线影像生成方法

提出一种对已知相对方位元素的立体影像实施灰度重采样生成核线影像对的方法,对连续像对相对方位元素和独立像对方位元素建立核线影像的理论公式进行了推导,建立了核线影像和原始影像的坐标变换关系;为了提高核线影像建立的效率,在进行核线重采样时,提出分块读写影像的方法。实验表明,建立的核线影像上下视差在亚像素水平,核线影像坐标反算后与原始影像的坐标平均差只有0.000 3个像素,完全可以满足摄影测量立体观测的要求。     

基于普通数码立体影像的同名核线搜索方法

普通相机拍摄的像片越来越成为近景摄影测量的主要数据来源,针对普通相机内方位元素不固定、图像畸变较大的问题,论文提出了先对立体影像进行内方位元素(x0、y0)和畸变系数k1改正、再建立核线影像的操作流程,推导了相关的数学模型,根据实例验证,得到了很好的效果。     

核线驱动与自适应窗口相结合的建筑物角点稳健匹配算法

针对景深突变、区域遮挡等因素导致的倾斜立体影像中同名建筑物角点难以准确匹配的难题,提出一种基于核线驱动和自适应窗口的鲁棒匹配算法。算法分3个阶段:1提取重复度较高、分布均匀的角点特征,并对立体像对进行多类型互补仿射不变特征匹配,以用于后续的几何关系估计;2利用随机采样一致性(random resample consensus,RANSAC)算法来排除地面区域的角点特征,并采用改进的RANSAC算法估计两组倾角迥异的核线关系;3基于步骤2估计的双核线关系求取景深突变区域中角点的近似几何单应变换,并联合自适应窗口方法实现同名建筑物角点的精确匹配。最后,通过多组高分辨率无人机倾斜影像数据验证了该算法的有效性与优越性。     

SPOT5高分辨率立体像对几何处理

介绍了SPOT 5 HRS成像物理模型,并在此基础上用该模型进行摄影测量中空间前方交会和物方的投影处理.直接使用SPOT 5 HRS严密几何模型进行定向,数据表明定向误差呈现较强的系统误差,为了进一步改善定位精度,本文采用了基于像方的仿射变换模型.试验表明基于像方仿射变换模型可以有效地消除严密成像模型中的系统误差.     

Three-image matching. For 3-D linear object tracking

This paper will discuss strategies for trinocular image rectification and matching for linear object tracking. It is well known that a pair of stereo images generates two epipolar images. Three overlapped images can yield six epipolar images in situations where any two are required to be rectified for the purpose of image matching. In this case, the search for feature correspondences is computationally intensive and matching complexity increases. A special epipolar image rectification for three stereo images, which simplifies the image matching process, is therefore proposed. This method generates only three rectified images, with the result that the search for matching features becomes more straightforward. With the three rectified images, a particular line-segment-based correspondence strategy is suggested. The primary characteristics of the feature correspondence strategy include application of specific epipolar geometric constraints and reference to three-ray triangulation residuals in object space.     

Three-image matching. For 3-D linear object tracking

1　ＩｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎＴｈｒｅｅｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ(3＿Ｄ)ｌｉｎｅａｒｏｂｊｅｃｔｔｒａｃｋｉｎｇｉｓａｋｅｙｏｐｅｒａｔｉｏｎｆｏｒａｎｕｍｂｅｒｏｆｓｔｅｒｅｏｖｉｓｉｏｎａｐｐｌｉ ｃａｔｉｏｎｓ,ｆｏｒｅｘａｍｐｌｅ ,ａｕｔｏｎｏｍｏｕｓｏｎ＿ｒｏａｄｖｅｈｉｃｌｅｎａｖｉｇａｔｉｏｎ[2 ,5 ,9] ａｎｄｍｏｂｉｌｅｍａｐｐｉｎｇ[3,1 1 ,1 8] .Ｓｕｃｈｓｙｓｔｅｍｓｔｙｐｉｃａｌｌｙｅｘｐｌｏｉｔｔｗｏｓｔｅｒｅｏｉｍａｇｅｓｏｎｌｙｆｏｒｌｉｎｅａｒｏｂｊｅｃｔｔｒａｃｋｉｎｇ .Ｂｉ…