基于RPC模型的线阵卫星影像核线排列及其几何关系重建

针对核线影像无几何模型的问题,提出基于有理多项式系数(Rational Polynomial Coefficient,RPC)模型,利用投影轨迹法制作线阵推扫式卫星核线影像及其几何模型的重建方法。利用SPOT 5 HRG、CBERS 2-03异轨立体像对和SPOT 5 HRSI、RS P5、GeoEyeI、KONOS同轨立体像对重建的核线影像几何模型上下视差的中误差在0.2个像元之内;利用重建几何模型和原始影像几何模型进行前方交会计算所得到的地面点平面中误差在1 m之内,高程中误差在0.3 m之内,验证了本文方法的可靠性。     

基于零高程点的卫星影像核线确定方法

分析了立体卫星影像的核线关系，提出了一种利用高分辨率立体卫星影像有理函数模型确定其精确核线方程的方法，实现了卫星影像有理函数模型对应零高程空间点的定位，并获得了卫星影像的投影轨迹核线的双曲线方程。     

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…     

像方和物方结合的线阵卫星核线影像生成方法

针对线阵卫星影像核线纠正问题,本文简要分析了现有方法的优劣势,并在此基础上提出一种将基于像方和物方相结合的核线纠正方法。其分为两步：首先在影像空间内对左影像进行分块并逐区域纠正,利用局部仿射拟合的方法实现左影像的核线纠正;然后利用物方投影基准面生成与左影像分辨率一致的右核线影像。试验结果表明,本文方法既能获取上下视差接近于零且优于对比方法的核线影像产品,又能够保证核线影像左右视差与高程的线性比例关系,尤其是3组较大核线曲率数据试验结果,证实了本文方法具有较好的稳健性和适用性,能够较好地应用到不同传感器的数据处理系统中。     

基于RFM的高分辨率卫星遥感影像自动匹配研究

摘　要：提出一种基于有理多项式模型（RFM）进行高分辨率卫星遥感影像自动匹配的方法。首先利用RFM进行高分辨率卫星影像直接定位和同名点预测;然后基于投影轨迹建立近似核线方程,并分析了核线精度;接着采用金字塔影像策略进行核线约束的近似一维影像匹配,并经最小二乘影像匹配精化匹配结果;最后采用RANSAC算法剔除误匹配点以获取最终的匹配结果。通过与二维灰度相关方法和SIFT匹配方法的比较试验,证明本文方法可靠性好、匹配成功率高,较好地解决了多时相、大姿态角高分辨率卫星遥感影像的自动匹配难题。     

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。     

基于RPC近似核线约束的CE-1影像匹配方法

"嫦娥一号"(简称CE-1)是中国自主研制并发射的首个月球探测器,卫星搭载的传感器是一个三线阵CCD立体相机,其主要科学目标是获取月球表面三维影像。根据三线阵影像以及月面影像的特点,为了能够得到密集度较高且分布均匀的同名点对,采用了一种基于RPC近似核线约束的影像匹配方法,结果表明基于核线约束的影像匹配方法较之传统二维影像匹配总体耗时短且具有较高的精度与可靠性。     

一种非共线TDI CCD成像数据内视场拼接方法

星载非共线TDI CCD成像数据的高质量内视场拼接是保证影像后续处理和应用的基础。本文提出了一种非共线TDI CCD成像数据内视场拼接方法,该方法基于物方投影面和相机的传感器几何模型,建立了从拼接影像像点到原始影像像点的坐标转换关系,进而采用间接法影像纠正的方式对原始影像进行重采样生成拼接影像。本文在描述非共线TDI CCD严格成像几何模型之后,详细叙述了方法的基本原理、潜在的误差来源以及方法的实现流程,并通过ZY-1 02C卫星的高分辨率（HR）相机成像数据进行了试验验证,对拼接精度的分析与评价证明了方法的可行性。     

嫦娥二号影像密集匹配及DEM制作方法

嫦娥二号卫星搭载了一台两线阵CCD立体相机,以线阵推扫成像方式获取了覆盖全月球的7 m分辨率影像。与嫦娥一号影像相比,影像分辨率大大提高,月表地貌细节更加丰富,制作高分辨率月表DEM更加复杂而困难,现有的基于嫦娥影像制作方法难以满足应用需求。针对嫦娥二号影像特点,在基于RPC模型生成近似核线影像基础上,进行金字塔影像匹配,实现了原始影像的逐像素匹配;计算匹配点的月面坐标后,采用基于反距离插值方法生成月表三维地形;对于图像阴影等地形漏洞,采用基于径向基函数进行插值填补。试验结果表明,该方法生成的月表三维地形DEM数据,能准确真实地表达高分辨率的月表地形地貌细节,并较好地应用于嫦娥二号全月球三维地形DEM数据产品的生产任务中。     

车载全景影像核线匹配和空间前方交会

全景相机车载移动系统可以获取带有精确位置和姿态信息的序列全景影像,针对该影像数据,提出一种构建全景核线影像的方法,描述了在球面全景模型下构建全景影像之间核线几何约束的过程,并推导出具体的公式,然后在两张全景核线影像之间使用SIFT算法匹配同名点,最后根据摄影中心、像点、物点3点共线的原理,推导出全景影像的共线公式,利用前方交会的原理计算出物点的空间3维坐标。实验结果表明,本文方法可以降低全景影像匹配的难度,提高匹配点数量和精度,适用于实现基于全景影像的量测等功能。     

嫦娥三号导航相机测图能力分析及地形重建

基于立体相机成像模型并结合相机参数对嫦娥三号导航相机3维测图能力进行分析,利用摄影测量原理和误差传播定律对巡视器30 m范围内的DEM精度进行了理论分析,推导出导航相机立体影像获得的采样点精度公式,并绘制了DEM的平面精度图和高程精度图;同时使用多线程技术开发了基于导航相机立体影像的地形快速重建算法,利用多线程技术完成影像的特征匹配和密集匹配,并通过分块内插生成DEM。该技术应用于嫦娥三号任务中,有力地支持了嫦娥三号遥操作路径规划相关任务。     

一种综合利用像方和物方信息的多影像匹配方法(英文)

A novel method for multi-image matching by synthesizing image and object-space information is proposed. Firstly, four levels of image pyramids are generated according to the rule that the next pyramid level is generated from the previous level using the average gray values of the 3 by 3 pixels, and the first level of pyramid image is generated from the original image. The initial horizontal parallaxes between the reference image and each searching image are calculated at the highest level of the image pyramid. Secondly, corresponding image points are searched in each stereo image pair from the third level of image pyramid, and the matching results in all stereo pairs are integrated in the object space, by which the mismatched image points can be eliminated and more accurate spatial information can be obtained for the subsequent pyramid image matching. The matching method based on correlation coefficient with geometric constraints and global relaxation matching is introduced in the process of image matching. Finally, the feasibility of the method proposed in this paper is verified by the experiments using a set of digital frame aerial images with big overlap. Compared with the traditional image matching method with two images, the accuracy of the digital surface model (DSM) generated using the proposed method shows that the multi-image matching method can eliminate the mismatched points effectively and can improve the matching success rate significantly. Supported by the National Natural Science Foundation of China (Nos. 40771176, 40721001).     

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。     

基于RPC模型的高分辨率卫星影像精确定位

介绍高分辨率卫星影像RPC模型的定义及其解算方法,推导RPC模型立体定位的基本方程,在此基础上对RPC模型的区域网平差进行深入研究。IKONOS卫星数据的实验结果表明,RPC模型误差呈现较强的系统性,但通过物方或像方的补偿立体定位可达到优于1.3 M的定位精度,区域网平差是最优的定位方法,精度可达1.1 M。     

半全局约束下的多基线立体影像MVLL匹配方法

多视铅垂线轨迹法（multi-view vertical line locus,MVLL）能够以物方地面铅垂线为几何约束,匹配获取物方空间点的最佳高程,是一种实用的多基线立体影像匹配方法。针对MVLL匹配方法中的物方空间点独立匹配、缺少整体性约束问题,将物方空间局部光滑特性应用至匹配过程,提出了一种半全局约束下的多基线立体影像MVLL匹配方法。首先,将物方空间点沿地面铅垂线上的准确高程搜索,等效至像方空间沿核线方向上的准确视差搜索;其次,采用MVLL匹配方法计算物方空间点在多张影像上的等效像方匹配测度;然后,采用半全局匹配法（semi-global matching, SGM）对匹配测度进行多路径聚合分析,得到物方空间局部光滑约束下的等效视差图;最后,将等效视差图转化为物方空间点匹配高程,并对多基线立体影像进行多分辨率匹配处理,实现整体最优条件下的MVLL匹配。采用多类型地形特征与局部区域影像进行匹配实验与对比分析,实验结果表明,所提方法能够对多类型地形特征的物方空间匹配测度进行优化,获取更加可靠的匹配结果,具有更高的影像匹配性能。     

多通道置信传播算法的核线影像密集匹配

针对航空核线影像的稠密匹配问题,该文提出了一种基于控制点与RGB三色置信传播模型的多通道置信传播算法。该算法利用点特征匹配算子提取影像的部分同名点作为区域控制点,随后将RGB 3个颜色分量都作为置信传播模型的独立基础变量,同时增加邻域像素点对的颜色差异的贡献。两组核线影像匹配实验结果表明,所提算法在使用较少参数的情况下,降低了同名点存在颜色差异造成的干扰,利用置信传播原理提高了同名点的匹配正确率,能有效进行航空核线影像的逐像素密集匹配。     

多匹配基元集成的多视影像密集匹配方法

针对多视影像密集匹配中的遮挡问题,本文提出一种像方特征点和物方平面元集成的多视影像密集匹配方法。该方法利用规则格网划分的空间平面作为基础,对两种不同形式的匹配基元进行集成。首先通过多视影像上特征点投影范围和平面元位置相互制约,实现特征点和平面元的同时匹配,为后续匹配提供初始可靠的DSM;然后在此基础上,结合铅垂线轨迹法和基于高度遮挡检测方法对平面上规则分布的平面元进行匹配,加密初始匹配结果。最后通过对某地区四张UCX数字航空影像的匹配试验,验证了本文方法的有效性。     

城市环境下基于C/S架构的影像空间定位

针对城市环境下影像空间定位精度低等问题,提出了一种在C/S架构下基于影像的移动平台空间自定位方法。首先对预采集的城市建筑物序列影像,利用最近邻距离比率(nearest neighbor distance ratio,NNDR)算法和归一化互相关匹配(normalized cross correlation,NCC)算法得到SIFT粗匹配,通过随机抽样一致(random sample consensus,RANSAC)算法对粗匹配点进行优化,通过精确解算基本矩阵 F 和投影矩阵 P ,建立建筑物三维点云模型,进而获得由影像特征点、像点坐标以及物方点坐标组成的物方特征库。其次以用户通过手机拍摄的影像作为定位影像,进行特征提取并与物方特征库影像匹配,获取对应物方点坐标。最后通过精确计算定位影像外方位元素,并在手机客户端中显示所拍照瞬间手机的空间位置,实现移动平台空间自定位。实验结果表明,该方法能够达到厘米级定位精度,可作为其他空间定位方法的有效补充。     

一种星载激光测高仪光斑内定位方法

提出一种利用铅垂线轨迹法及高程结构信息约束的星载激光测高仪光斑内定位方法。在星载激光测高仪辅助立体摄影测量体制下，以激光回波中包含的高精度高程结构信息作为约束条件，在足印光斑内，配合立体图像匹配生成的数字高程模型，选取定位候选点，并通过铅垂线轨迹法优化定位候选点高程值，消除立体图像定位误差引起的高程误差，获取符合高程结构约束的一系列位置的三维坐标。试验结果表明，该方法能够实现大光斑星载激光测高仪足印内的定位，高程定位精度为0.16 m，平面定位精度与立体图像一致。