基于神经网络模型的遥感影像几何校正研究

在遥感影像几何校正方法中,通常认为精度最高的是共线方程模型.针对共线方程模型定向参数解算过程中误差方程的病态问题,提出了利用基于控制点的神经网络方法进行高分辨率遥感影像几何校正方法,并从理论上进行了可行性分析.实验证明,在具有一定数量控制点作为训练样本的条件下,应用BP和RBF神经网络进行遥感影像几何校正,可以达到比共线方程模型更高的精度;神经网络模型能够自动抑制含较大误差控制点对模型纠正精度的影响,在实际应用中可以提高几何校正效率.     

一种多摄站球形全景影像快速定向方法

针对传统影像定向方法难以适用于球形全景影像定向的问题,该文提出了一种基于运动恢复结构(SfM)算法思想的球形全景影像快速定向方法。通过避开视野盲区消除了由视野盲区特征点匹配引起的误差,并附加对极几何约束进行鲁棒估计以提高匹配精度;采用改进的EPnP算法对新添加的影像进行位姿计算,提高了新增影像的位姿计算精度和计算效率;提出了全景前方交会算法和全景光束法平差模型,并通过多种优化策略,提高了三维场景构建的精度。基于长白县街景序列影像的实验结果表明,该文所提算法能够实现多摄站球形全景影像的快速定向,并具有较好的精度水平。     

星载合成孔径雷达干涉测量几何精度的数字仿真

本文根据合成孔径雷达干涉测量原理，即根据雷达站坐标、距离、基线姿态和长度误差、绝对相位差与地面点坐标之间的严密数学模型，从一个虚构的DEM数据出发，研究了轨道参数和雷达图像的内、外定向参数对地面点精度的影响；求得了配对的雷达影像坐标、绝对相位差和相对相位差，形成了一套理想的雷达影像的几何数据。在这种理想的雷达影像几何数据的基础上，试验了INSAR中雷达站位置误差、基线姿态和长度误差、距离误差、绝对相位差的误差对地面点几何精度的影响。结果表明，各项误差因素中，影响最大的因素是基线姿态误差。     

星载PALSAR影像几何精度定量评价与误差分析

选择有代表性的星载PALSAR影像,利用Doppler、距离、椭球方程建立其成像模型,对其几何定位精度进行了试验,获得了它的几何系统误差和儿何纠正误差的定量值.根据地面高程误差是影响SAR影像几何纠正精度丰要因素的原理,利用计算机仿真技术定量系统地分析了地面高程误差对其几何纠正精度的影响,获得了地面高程误差对视角的影响、视角误差对影像几何精度的影响以及单位高程误差对影像几何精度的影响等定量结论及影响变化规律,为PALSAR影像的处理与应用提供了科学的依据,更重要的是为SAR影像几何精度分析和误差分析提供了一种新的定量方法.     

利用DEM进行星载SAR影像的几何精纠正

星载ＳＡＲ影像的几何精纠正旨在纠正原始ＳＡＲ影像上存在的各种几何变形，提高点位精度。星载ＳＡＲ影像上由地面高差引起的点位位移是多山地区星载ＳＡＲ影像上的主要几何误差。简单采用二维变换函数（如多项式）无法改正该项误差，必须建立ＳＡＲ影像的三维构像模型，并利用数字地面高程模型（ＤＥＭ）来改正包括该项误差在内的ＳＡＲ影像上的所有几何误差。本文对ＳＡＲ影像的传统三维构像模型进行了分析和模型定向试验，发现在没有准确的轨道参数和原始成像参数的情况下，模型定向的精度很差，因此这里提出了一种新的ＳＡＲ影像的三维构像模型。该模型克服了传统模型依赖原始成像参数的不足。山东试验场ＥＲＳ—１星载ＳＡＲ影像数据的处理试验表明，该模型的定向精度可达地面３６米（ＥＲＳ—１星载ＳＡＲ影像的标称地面分辨力为３０米）。     

面阵CCD数字航测相机影像几何拼接误差模型与分析

分析了多镜头、多面阵CCD航空影像的几何特点;构建了利用多个面阵CCD影像合成大像幅、中心投影数字航空影像的误差模型;详细分析了影像拼接误差对成图精度的影响;同时,从理论上推导出建立多面阵CCD数字航空测量相机系统所涉及的若干关键技术指标,并通过模拟数据验证了理论分析的正确性.     

国产推扫式测图卫星影像几何精度评估模型

系统全面地分析并论证了国产推扫式测图卫星影像的几何精度,对卫星测图应用以及后续测绘卫星设计等都具有积极意义。从测图卫星几何成像机理出发,较为系统地分析了卫星成像过程中的轨道误差、姿态误差、时间误差、相机内部误差和星载设备安装误差等对卫星影像平面和高程几何定位误差的影响状况,定量分析并推导了各类误差源对影像几何精度的影响程度,设计并提出了国产推扫式测图卫星影像几何精度评估模型和方法。采用资源三号卫星立体影像开展实验,结果表明,所提出的影像几何精度评估模型获取的理论精度与实验精度符合度较好,模型具有合理性和科学性。     

面阵CCD数字航测相机影像几何拼接误差模型与分析

分析了多镜头、多面阵CCD航空影像的几何特点；构建了利用多个面阵CCD影像合成大像幅、中心投影数字航空影像的误差模型；详细分析了影像拼接误差对成图精度的影响；同时，从理论上推导出建立多面阵CCD数字航空测量相机系统所涉及的若干关键技术指标，并通过模拟数据验证了理论分析的正确性。     

考虑多普勒参数的SAR影像距离——共面方程及其定位

通过对合成孔径雷达（SAR）影像成像几何机理的分析,以传感器位置和姿态作为定向参数,构建了考虑多普勒参数的SAR影像距离—共面方程及基于该方程的SAR影像空中三角测量模型。以登封地区99景0.5 m分辨率机载非0多普勒SAR影像为试验数据,进行了单片定向、无控制点的自由网平差、稀少控制点的区域网平差及带有自检校参数的区域网平差等系列试验。与R-D模型相比,本文模型减少了定向参数的数目,实现了SAR影像与POS数据的联合平差处理,建立的带有自检校参数的SAR影像区域网平差模型,对提高稀少或无地面控制点条件下未进行（或低精度）几何定标SAR影像的区域网平差精度起到了显著作用。较少控制点条件下模型满足了丘陵和山区1∶5000/1∶10000航摄测图对空中三角测量精度的要求。     

铅垂线辅助城区航空影像的绝对定向

依据灭点理论，推导了空间铅垂线与航空影像的空间姿态角之间的关系及其相应的误差方程式，并分析了铅垂线辅助的单像空间后方交会和单模型绝对定向中所需的控制点数。最后，通过实际数据的试验研究了铅垂线辅助的单像空间后方交会和单模型绝对定向的精度与可靠性。试验结果表明，在传统的单像空间后方交会和单模型绝对定向中引入铅垂线约束条件，不仅定向精度与传统的基于控制点的绝对定向精度相当，而且可以减少所需的控制点数以及定向精度对控制点分布的依赖性。     

基于少量控制点的Radarsat-2影像快速几何纠正技术研究

Radarsat-2卫星依据其搭载的GPS接收机可实现3倍中误差小于60m的精确实时定轨。由此本文提出依据其影像元数据信息实现快速几何纠正的方法，该方法利用少量的几个控制点来消除Radarsat-2影像与待纠正参考系间的系统误差。从而实现Radarsat-2影像的快速几何纠正。本文并依据SAR斜距成像原理的纠正公式和实地采集的GPS数据，验证了元数据中所提供RPF模型的内部精度和外部符合精度。通过实验验证了本快速纠正技术可以获得中误差小于2个像素的平面几何纠正精度。     

数字高程模型对DOM纹理几何质量的影响分析

利用数字高程模型实现影像的微分纠正是修正地形投影差的最好方法,这种方法是生产DOM的关键技术,因此,DOM的成图质量与所用DEM的精度具有很大的关系。在国家标准中,对影像纹理质量只有定性的评价方式,而没有定量的评价方式。本文针对航空影像和推扫式卫星影像分别进行实验,采用不同格网点高程和格网尺寸的DEM进行纠正,并对纠正后的DOM纹理几何质量进行定性对比分析,为在DOM生产中合理选择DEM提供依据,为DOM生产和质量评价提供了可靠的参考依据。     

考虑定向参数精度信息的TerraSAR-X和SPOT-5HRS影像RFM联合定位

卫星影像的RFM模型具有传感器无关的优点,适用于多源影像的几何定位处理,但在无地面控制点条件下联合定位时存在自主定位优势影像难以发挥主导作用且求解易发散的不足。本文通过将影像的先验自主定位精度和成像线性漂移转化为像方定向参数的精度和权信息,建立考虑影像定向参数精度信息的RFM模型。以12景TerraSAR-X和6对12景覆盖面积约为18万km2的SPOT-5HRS立体长条带影像为数据源,对两类影像定向参数先验精度配置偏差、SAR影像升降轨道方向、SAR影像数目、SAR影像分布等因素对定位精度的影响进行了系列定位试验,少量SAR与大范围HRS联合的影像自主定位平面/高程精度可达6.0m/4.2m。本文RFM平差模型无地面控制点定位精度和定向参数求解稳健性相对于传统模型有显著提升,是卫星影像无控制点1∶10万/1∶5万全球测图的一种潜在方法。     

定位定向系统数据的航空高光谱影像几何校正

针对航空高光谱数据几何畸变严重的问题,该文探索了利用POS数据辅助航空高光谱影像几何校正的研究现状,分析了基于POS系统的导航数据的线阵推扫高光谱数据解算成像瞬间外方位元素的原理,以及行方位数据支持的线中心投影影像通过改进的共线方程方法几何校正的过程,实现了无地面控制点数据的直接几何校正。采用高光谱影像分块处理方法,实现了高吞吐快速几何校正。HySpex SWIR-384高光谱影像的实验结果表明,该文的校正算法可达到9.15m的绝对定位精度,最终利用少量地面控制点进行几何精校正,其均方根误差达到0.93m。     

相对定向的机载惯性测量装置视准轴误差求解方法

利用航摄像片存在的相对几何位置关系,将机载IMU视准轴误差引入立体像对相对定向模型中,提出了一种基于相对定向的机载IMU视准轴误差求解新方法。详细推导了基于单个立体模型和连续立体模型求解IMU视准轴误差的数学模型,并用三组带有IMU设备获取的实际航空影像数据进行了试验验证。结果表明,所推导的机载IMU视准轴误差求解方法是正确、可行的,利用三张以上相邻像片构成的连续立体模型即可求解出IMU的视准轴误差,避免了野外布设检校场和其他地面控制条件带来的诸多问题,有利于带机载IMU的航空遥感快速对地目标定位。     

雷达影像几何构像距离-共面方程

几何构像方程是遥感影像摄影测量最基本最重要的公式,简洁性和严密性是其能得到广泛应用的必要条件。本文分析了姿态对侧视雷达影像成像的影响,以传感器位置和姿态(外方位元素)作为定向参数,根据侧视雷达成像的距离和波束中心共面(Range-Coplanarity,R-Cp)条件构建了一种简洁严密的几何构像方程。该方程考虑了姿态参数对雷达影像严密定位的影响,反映了侧视雷达遥感影像的成像几何原理,避开了复杂的成像参数,实现了雷达影像与光学影像严密构像模型定向参数的统一。定位试验精度优于LeberlF模型和KonecnyG模型。该方程的特点表明其在侧视雷达遥感影像的摄影测量领域中有着一定的应用潜力。     

基于单位四元数的单独像对相对定向

目前对单位四元数描述空间旋转的应用,基本上是将其转换成旋转矩阵的形式,而忽略了单位四元数描述空间向量旋转具有描述几何关系的直观性以及运算简洁的优势。基于此提出一种基于单位四元数的单独像对相对定向法,方法首先采用向量描述同名光线,然后利用单位四元数描述立体像对中左右影像同名光线的变换关系,建立单位四元数共面条件方程模型,再按照带有约束条件的间接平差原理进行最小二乘平差,确定相对定向元素。针对RC30航空影像和低空无人机影像采用单位四元数法分别进行单独像对相对定向实验,结果表明单位四元数相对定向方法计算精度较高,为解决摄影测量中坐标变换问题提供更多选择。     

基于相交直线的相对定向方法

提出了一种基于相交直线的相对定向方法,提取同名相交直线特征,根据相交条件方程获得相对定向元素。该方法完全不需要同名点数据,能够解决因同名点不足而无法准确定向的问题。通过航空影像、近景影像和倾斜影像的实验表明,该方法能够获得稳定的相对定向结果。采用本文提出的算法与传统的相对定向方法进行联合平差,能够进一步提高相对定向结果的精度和稳定性。     

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。     

基于已知定向参数影像的光束法区域网平差

从自检校光束法区域网平差模型出发,建立了利用同一地区已知定向参数的影像解求新获取影像外方位元素并进行目标定位的数学模型。以此为基础,对来自某地区相隔两年的三期不同摄影比例尺航空影像两两组合地进行联合光束法区域网平差。结果表明,当两期影像比例尺相近时,所解求的新影像外方位元素和加密点坐标精度基本达到常规光束法区域网平差的精度;当两期影像比例尺不同时,利用已知定向参数的大比例尺影像解求出的小比例尺影像的外方位元素和加密点坐标可满足现行规范精度要求,利用已知定向参数的小比例尺影像去解求大比例尺影像的外方位元素和加密点坐标精度明显下降且不可用。本文的研究证实,就同一地区的多时相航摄影像而言,利用已知定向参数的影像进行新影像的定向方法是可行的。