基于有理多项式系数的线阵卫星近似核线影像的生成

分析了线阵卫星影像投影轨迹法计算局部范围近似核线影像的基本原理,提出利用分段直线拟合近似核线;基于RPC和物方经纬度的线阵卫星近似核线影像重采样方法,以便在密集影像匹配生成高精度数字高程模型(DEM)时缩小匹配搜索范围,并降低误匹配率。试验结果表明,利用投影轨迹法可以确定立体像对局部范围内的近似同名核线,且分段直线拟合方法精度更高;基于物方经纬度方法进行核线影像重采样后,非常有利于同名点的高可靠性匹配,且核线影像上的同名点坐标到原始影像坐标的反算精度优于0.04像素,验证了重采样方法的可行性。     

利用线阵卫星立体像对的平行特性生成核线影像

针对线阵推扫卫星影像的核线特点,研究了基于平行特征的核线影像生成方法。首先将影像分块并利用有理函数模型和投影轨迹法计算核线对,在分析核线斜率及直线拟合误差的基础上研究核线的平行特征,平行性好时旋转核线倾斜角相同的角度生成核线影像,最后以同名点上下视差为标准评价方法的可行性。试验结果表明,基于平行特性直接旋转一定角度的核线影像生成方法虽不具备普遍适用性,但对WorldView-2卫星4波段多光谱和全色等特定影像是可行的。     

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.     

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∶3000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。     

一种采用基础矩阵描述的核线影像生成方法

设计了一种采用基础矩阵的立体像对核线影像制作方法,由基础矩阵来描述影像间的相对方位关系,避免了相对定向过程中复杂的迭代过程。通过稀疏匹配获取高精度的同名点,由基础矩阵确定每组同名点对应的同名核线,根据核线必相交于核点的原理,采用最小二乘法确定左右影像的核点坐标;然后根据核点坐标完成影像间核线的快速映射,沿核线方向采用双线性内插法进行核线重采样,完成核线影像制作。采用多组影像进行核线影像制作实验,对生成的核线影像进行同名特征点提取与匹配,结果表明采用该方法制作的核线影像上下视差较小,验证了方法的有效性。     

利用投影轨迹的卫星影像近似核线重排快速算法

针对卫星影像核线的几何特性,采用线性模型简化表示每对同名核曲线,提出了一种实用的近似核线重排快速算法,并对多种地形条件的卫星立体影像进行实验。结果表明,在影像定向参数精度较高的情况下,该算法能够生成子像素级上下视差的核线影像,且具有简单、实用性强等特点。     

基于嫦娥二号CCD数据的核线影像生成方法

对于缺少嫦娥二号激光数据问题,本文提出了基于RPC有理多项式系数(Rational Polynomial Coefficient)的嫦娥二号CCD影像的核线影像生成方法.它利用了嫦娥一号激光高度数据与嫦娥二号CCD影像控制点相结合的方法生成月面控制点,通过月面控制点建立正确的校正公式,获得分辨率较高的正射影像图,并在此基础上提取核线影像.     

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。     

线阵推扫影像的核线模型研究

通过对线阵CCD推扫式影像和框幅式中心投影影像的核线理论的对比研究，建立了线阵CCD推扫式影像的核线理论，并探讨了它的基本特性，从而为核线在线阵CCD推扫式影像中的应用提供了理论基础。     

不同类型卫星影像区域网平差方法

传统卫星影像纠正常针对单景影像,且需要一定数量的外业控制点作为参考,严重制约了正射纠正效率。本文提出了一种卫星影像区域网平差方法,利用影像间的连接点进行RPC模型的前方交会,并用少量控制点进行仿射变换,实现了多轨多景卫星影像的区域网平差。经测试,本文方法可有效减少外业控制点,提高卫星影像正射纠正效率。     

A combined image matching method for Chinese optical satellite imagery

Image matching is one of the key technologies for digital Earth. This paper presents a combined image matching method for Chinese satellite images. This method includes the following four steps: (1) a modified Wallis-type filter is proposed to determine parameters adaptively while avoiding over-enhancement; (2) a mismatch detection procedure based on a global-local strategy is introduced to remove outliers generated by the Scale-invariant feature transform algorithm, and geometric orientation with bundle block adjustment is employed to compensate for the systematic errors of the position and attitude observations; (3) we design a novel similarity measure (distance, angle and the Normalized Cross-Correlation similarities, DANCC) which considers geometric similarity and textural similarity; and (4) we introduce a hierarchical matching strategy to refine the matching result level by level. Four typical image pairs acquired from Mapping Satellite-1, ZY-1 02C, ZY-3 and GeoEye-1, respectively, are used for experimental analysis. A comparison with the two current main matching algorithms for satellite imagery confirms that the proposed method is capable of producing reliable and accurate matching results on different terrains from not only Chinese satellite images, but also foreign satellite images.     

基于先验求权的虚拟观测值法及其在线阵影像定向中的应用

航天线阵列遥感影像定向参数之间存在强相关性,参数解算不稳定,难以得到准确结果。较为常见的解决方法是将定向参数处理成虚拟观测值或用岭估计代替最小二乘估计。本文首先分析了这两种方法的联系与区别,提出利用原始外方位元素精度等先验知识给定虚拟观测值权,进一步提高定向结果的可靠性。对SPOT-5与QuickBird两种高分辨率线阵影像的定向试验结果表明,在使用6个分布良好的地面控制点情况下,影像对地目标定位精度可达到2~4个像素的水平。     

以卫星影像为底图的无人机图像自动拼接方法

针对无人机影像受成像角度倾斜、光照不均匀等影响,导致常规匹配方法拼接效果较差的问题,该文提出一种基于现有卫星影像的由粗到精无人机图像自动拼接方法。首先,在对图像进行粗匹配阶段,提出了一种基于环状描述子的尺度不变特征变换,用于解决图像间旋转和尺度的差异,较好地克服了SIFT算法描述子维度较高且计算量大的不足。其次,引入分块互信息进行精匹配,减少拼接过程中的累计误差。最后,采用该文提出算法对无人机图像进行拼接,实验结果表明,该文提出的无人机图像拼接算法在满足实时性要求的同时可以达到较高精度。     

SRTM高程数据辅助的国产卫星长条带影像匹配

针对国产卫星数据特点及长条带影像匹配困难问题,提出了一种基于全球SRTM数据的影像匹配方法。本文探讨了长条带影像物理分块机制,并引入LBP/C算子实现了兴趣点的筛选。在全球SRTM数据的辅助下,采用投影轨迹法,建立了近似核线方程。沿核线方向,进行局部畸变改正,进而消除匹配窗口的几何变形与辐射差异,利用金字塔匹配策略,逐层进行相关匹配。最后,在原始层引入MPGC(Multi-photo Geometrically Constrained Matching)算法与RANSAC(Random Sample Consensus)算法,进行精化匹配,并剔除误匹配点。文中综合运用了小面元几何纠正法与基于控制网的匹配生长算法,从而提高了匹配点的精度与均匀性。本文方法可在并行环境下全自动实现不同分辨率、不同视角、不同时相的多轨道长条带影像匹配,获得高精度的同名点观测值。以天绘一号与资源三号卫星影像作为试验数据,与现有匹配算法进行对比结果表明该算法具有较好的鲁棒性,能够达到较高的匹配精度。     

高分辨率光学卫星影像线段融合方法

针对高分辨率光学卫星影像线段断裂问题,基于不同方法线段提取结果优势互补的思想,提出一种简单的线段融合方法。首先,从边缘提取、边缘跟踪入手,对不同方法试验结果进行对比分析,以此验证融合不同方法线段提取结果的必要性;其次,选取边缘提取、边缘跟踪差异性较大的两种线段提取方法作为融合基元,并对戴激光等提出的线段提取方法进行了改进;然后,通过相位分组、端点约束、拓扑约束,构建不同方法线段的匹配模型;最后,依据线段长度优先的原则,建立线段融合决策模型。通过多幅不同类型、不同大小、不同覆盖区域的高分辨率光学卫星影像试验结果对比分析,本文方法相对于其他方法,具有线段结果完整度高的优势。     

高分辨率卫星影像车辆检测的抗体网络

将车辆检测的过程视为一种“抗体”检测“危险抗原”的过程, 其中车辆是“危险抗原”, 车辆检测模板是“抗体”。利用一些车辆图像作为训练样本, 建立一种抗体网络学习并获取一组优化的“抗体”。这些“抗体”经过与待测影像的匹配, 实现对道路车辆目标的有效提取。采用0.6m分辨率的QuickBird全色数据进行实验, 实验结果验证了该方法的有效性和可行性。     

提高卫星三线阵CCD影像空中三角测量精度及摄影测量覆盖效能

利用数字模拟方法,进一步探讨了类似MOMS-02参数的卫星三线阵CCD影像单航线、航线首末4角隅设一个控制点(以下简写为单航线4控点)的空中三角测量高程精度低的问题。研究得出,宽高比特别小(1:9)只是原因之一,更主要的因素还在于平差整过程数学关系带有近似性(包括EFP法和定向片法)。提出了改善精度的措施,并拟订了提高卫星三线阵CCD影像空中三角测量精度及摄影测量覆盖效能的系统。模拟计算表明,航线长度可以≥2B,在有外方位元素或无外方位元素少量控制点条件下,不论二线交会区,还是三线交会区均可达到高程精度为6m的摄影测量成果。     

多基准点和基准方向的面阵与线阵影像匹配方法

针对面阵影像与线阵影像之间存在的尺度、旋转等几何差异所导致的难以高效获得稳定可靠匹配点问题,该文提出了一种稳健的面阵影像与线阵影像匹配方法。算法分为3个阶段:(1)对影像进行尺度、旋转预处理,消除影像间的尺度和旋转差异;(2)用Harris算子提取特征点,进行逐层金字塔匹配,在最底层影像上进行最小二乘匹配获取精匹配点,利用随机抽样一致算法获取准确性较高的匹配点;(3)对准确性较高的匹配点分区,构建4块匹配区域,根据每块区域的匹配点计算重心,以此4块区域的重心作为匹配基准点和基准方向,重约束初始匹配结果。通过多组面阵影像与线阵影像数据实验结果,验证了该方法的可行性和有效性,可为后续空中三角测量及相关应用提供可靠的匹配点。     

资源卫星影像匹配粗差筛除算法设计与实现

针对影像匹配传统光束法模型的缺点,该文提出了一种基于不规则三角网(TIN)的局部面元粗差筛除算法。该算法从匹配点集出发,通过遍历TIN结点构建局部面元模型并计算坐标向量,然后根据向量的统计规则确定粗差及其限差,并完成匹配粗差筛除。基于ZY-1-02C卫星影像数据,对该算法进行了设计与实现。实验结果证明,该算法准确性、健壮性较好,具有良好的时间复杂度,可以避免传统算法的大量计算,提高遥感数字产品的自动化程度,也为误差处理理论提供了一个新方法。