星載遙感影像幾何精校正方法研究及系統(tǒng)設(shè)計(jì).pdf

1、蓬勃發(fā)展的遙感衛(wèi)星對(duì)地觀測(cè)技術(shù)，促進(jìn)了衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)的廣泛應(yīng)用，在國(guó)民經(jīng)濟(jì)和國(guó)防建設(shè)中發(fā)揮著重要作用。然而衛(wèi)星在成像時(shí)，原始影像會(huì)受到多種誤差的影響而發(fā)生幾何畸變，因此必須對(duì)影像進(jìn)行幾何校正，實(shí)現(xiàn)精確的地理編碼，為后續(xù)的幾何測(cè)量、相互比較及復(fù)合分析提供支持。校正模型是幾何校正的基礎(chǔ)，反映了影像的構(gòu)像關(guān)系，通常分為兩大類，即基于傳感器特性的嚴(yán)格幾何模型(RGRM)和不依賴于傳感器的廣義模型(GGRM).在被動(dòng)接收或參數(shù)缺失條件下，直接利用R

2、GRM校正的方法往往失效，通常采用根據(jù)地面控制點(diǎn)解算模型參數(shù)進(jìn)而校正的方法，即幾何精校正處理。目前，星載遙感影像幾何精校正模型種類比較豐富，系統(tǒng)分析比較這些模型性能和精度，研究相關(guān)模型對(duì)QuickBird等新型傳感器的適用性，對(duì)實(shí)際應(yīng)用將會(huì)有積極的意義；同時(shí)與光學(xué)校正模型的“百花齊放”相比，星載SAR影像的校正模型則較單一，主要是RGRM，為被動(dòng)接收條件下SAR影像的定位帶來(lái)了困難。此外，沙漠、海洋、境外等地區(qū)，由于地面特征不明顯、人員

3、無(wú)法到達(dá)或需要實(shí)時(shí)定位，地面控制點(diǎn)的獲取往往比較困難甚至根本不可能，而被動(dòng)接收條件下衛(wèi)星參數(shù)缺失，無(wú)疑為這些區(qū)域的定位帶來(lái)更大難度，為此研究衛(wèi)星參數(shù)缺失條件下無(wú)地面控制點(diǎn)或少地面控制點(diǎn)影像的定位對(duì)于保障國(guó)家安全和開(kāi)展國(guó)土資源調(diào)研具有重要的意義。比較而言，在遙感影像幾何精校正處理中，地面控制點(diǎn)能否準(zhǔn)確快速獲取已經(jīng)成為制約幾何精校正能否自動(dòng)實(shí)現(xiàn)的“瓶頸”，傳統(tǒng)的通過(guò)參考圖人工目視解譯或?qū)嵉販y(cè)量采集控制點(diǎn)方式，費(fèi)時(shí)費(fèi)力，而基于地面控制點(diǎn)圖像片

4、匹配獲取控制點(diǎn)的方式實(shí)用性又待提高，因此有必要研究新的解譯交互方法以輔助人工快速獲取地面控制點(diǎn)，并從工程實(shí)用角度探討圖像片匹配的有關(guān)技術(shù)及方法。再者，多星多傳感器數(shù)據(jù)極大豐富，數(shù)據(jù)產(chǎn)品增值需求旺盛，研究一套能夠支持多源影像、覆蓋多種校正模型、面向產(chǎn)品生產(chǎn)的幾何精校正系統(tǒng)成為迫切任務(wù)。基于以上分析，本文就星載遙感影像幾何精校正的理論方法及系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的難點(diǎn)進(jìn)行了深入研究，主要工作及創(chuàng)新成果如下： 系統(tǒng)分析了星載光學(xué)影像和星載SAR影像

5、多種幾何精校正模型，并從必須的控制點(diǎn)數(shù)目、時(shí)間復(fù)雜度、性能特點(diǎn)、校正精度等予以綜合比較，探討了控制點(diǎn)數(shù)目、地形起伏、控制點(diǎn)分布等因素對(duì)幾何精校正精度的影響，討論了模型參數(shù)及復(fù)共線問(wèn)題的解決，并以實(shí)際的QuickBird和RADARSAT數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，得出的結(jié)論對(duì)實(shí)際應(yīng)用具有一定的指導(dǎo)意義。 基于星載SAR共線方程推導(dǎo)出了兩種新的星載SAR校正模型，即基于框幅式投影校正模型和基于多中心投影校正模型，兩種新模型與已有的星載SAR校正

6、模型相比，所需控制點(diǎn)少、無(wú)需傳感器信息、求解穩(wěn)定，校正精度高，因而在實(shí)際中具有一定的應(yīng)用價(jià)值。新模型的提出，豐富和發(fā)展了星載SAR影像幾何精校正理論。 提出了一種基于衛(wèi)星參數(shù)預(yù)測(cè)的無(wú)地面控制點(diǎn)或少地面控制點(diǎn)定位方法；該方法的應(yīng)用基于這樣的前提，即與待校正影像在同一軌道獲取的某些影像總是有控制點(diǎn)的，于是可利用這些影像的參數(shù)來(lái)預(yù)測(cè)待校正影像的參數(shù)從而實(shí)現(xiàn)定位。在此基礎(chǔ)上，本文給出了基于Lagrange插值的衛(wèi)星參數(shù)預(yù)測(cè)模型，分別研究

7、了無(wú)地面控制點(diǎn)星載光學(xué)影像和星載SAR影像的定位；而對(duì)于少控制點(diǎn)影像，在衛(wèi)星參數(shù)預(yù)測(cè)的基礎(chǔ)上，提出一種結(jié)合線角分開(kāi)迭代和秩虧平差利用少控制點(diǎn)精化衛(wèi)星參數(shù)從而實(shí)現(xiàn)定位方法。 提出了一種基于Bezeir曲線的透視投影放大方法，該方法結(jié)合了線性放大和非線性放大的優(yōu)點(diǎn)，既能增強(qiáng)局部信息又能保持全局的上下文關(guān)系，同時(shí)可調(diào)節(jié)非線性放大區(qū)域的彎曲程度，從而適應(yīng)人眼不同的視覺(jué)習(xí)慣，為包括控制點(diǎn)采集等目視解譯操作提供一種新的方式。 針對(duì)地