專利名稱：一種基于rpc的三線陣立體衛(wèi)星區(qū)域網(wǎng)平差改進(jìn)及檢校方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種三線陣立體衛(wèi)星影像的區(qū)域網(wǎng)平差改進(jìn)及檢校方法，可用于各種高精度的三線陣立體衛(wèi)星影像處理。
背景技術(shù)：
高分辨率對(duì)地觀測(cè)系統(tǒng)是國(guó)家重要的戰(zhàn)略性資源和基礎(chǔ)設(shè)施，三線陣立體測(cè)繪衛(wèi)星是高精度對(duì)地觀測(cè)衛(wèi)星的一種，三線陣相機(jī)及其平臺(tái)具有分辨率高，幾何定位精度高以及立體成像的特點(diǎn)。但是由于三線陣相機(jī)的成像精度是與衛(wèi)星平臺(tái)精度密切聯(lián)系，而三線陣之間的關(guān)系也需要通過(guò)地面處理進(jìn)一步的校正，因此高精度的地面處理方法顯得尤為重要，作為幾何精度處理和幾何檢校關(guān)鍵技術(shù)的三線陣立體衛(wèi)星區(qū)域網(wǎng)平差方法具有至關(guān)重要的作用。區(qū)域網(wǎng)平差是在多幅影像組成的區(qū)域內(nèi)，根據(jù)少量的野外控制點(diǎn)和室內(nèi)加密點(diǎn)的平面和高程坐標(biāo)進(jìn)行整體平差，解求加密點(diǎn)的平面、高程坐標(biāo)和影像的外方位元素的測(cè)量方法。其主要目的是為無(wú)野外控制點(diǎn)的地區(qū)測(cè)圖提供定向的控制點(diǎn)和外方位元素，區(qū)域網(wǎng)平差被認(rèn)為是利用影像和少量地面控制點(diǎn)條件下進(jìn)行測(cè)地定位的一種精密方法。攝影測(cè)量是遙感領(lǐng)域和測(cè)繪領(lǐng)域相結(jié)合發(fā)展起來(lái)的新興學(xué)科，平差技術(shù)不僅繼承了兩個(gè)學(xué)科的優(yōu)勢(shì)，且有著重大的意義和優(yōu)點(diǎn)1、快速的在大范圍內(nèi)同時(shí)進(jìn)行點(diǎn)位測(cè)定，節(jié)省大量的野外測(cè)量工作；2、攝影測(cè)量平差計(jì)算時(shí)，加密區(qū)域內(nèi)部精度均勻，且很少受區(qū)域大小的限制；3、聯(lián)合平差計(jì)算時(shí)，標(biāo)定衛(wèi)星姿態(tài)軌道誤差，提高系統(tǒng)幾何精度；4、標(biāo)定相機(jī)內(nèi)方位元素誤差， 提高內(nèi)部畸變精度。在早期框幅式影像數(shù)據(jù)處理中，平差的主要方法是以嚴(yán)格模型為基礎(chǔ)， 對(duì)面陣中心投影的影像進(jìn)行幾何校正。隨著推掃式相機(jī)逐步取代框幅式相機(jī)，區(qū)域網(wǎng)平差面臨著新的難題。推掃是以線陣為基礎(chǔ)進(jìn)行中心投影，原有以面陣為基礎(chǔ)的嚴(yán)格模型在平差中已不適用。而中心投影嚴(yán)格模型也因?yàn)槠脚_(tái)的復(fù)雜度增加變得難以精確，從而出現(xiàn)了新的替代模型RPC (Rational Polynomial Coefficients)。RPC是以一段時(shí)間的線陣(景) 為單位的，并且使用多項(xiàng)式的形式取代了中心投影嚴(yán)格模型，于是平臺(tái)與嚴(yán)格模型的關(guān)系進(jìn)一步分離，從而獲得相對(duì)簡(jiǎn)單和穩(wěn)定的投影方式。在以推掃式相機(jī)為載荷的數(shù)據(jù)處理中， 以RPC為基礎(chǔ)的數(shù)據(jù)處理方式廣泛的推廣開(kāi)來(lái)。三線陣立體相機(jī)的發(fā)展，使傳統(tǒng)推掃相機(jī)的RPC平差方法的局限性突出出來(lái)，它不能很好的將三線陣立體相機(jī)在幾何精度方面的優(yōu)勢(shì)在平差方法中體現(xiàn)出來(lái)，同時(shí)由于它與相機(jī)不關(guān)聯(lián)，從而無(wú)法檢校三線陣相機(jī)的參數(shù)，進(jìn)一步損失精度。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的技術(shù)解決問(wèn)題是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，一種基于RPC的三線陣立體衛(wèi)星區(qū)域網(wǎng)平差改進(jìn)及檢校方法，采用該方法處理后得到的影像幾何精度高，穩(wěn)定性好。本發(fā)明的技術(shù)解決方案為一種基于RPC的三線陣立體衛(wèi)星區(qū)域網(wǎng)平差改進(jìn)及檢校方法，包括以下步驟(1)由衛(wèi)星下傳輔助數(shù)據(jù)提取衛(wèi)星的軌道和姿態(tài)，并根據(jù)提取的衛(wèi)星的軌道和姿態(tài)確定地面點(diǎn)與像點(diǎn)之間的投影關(guān)系，即嚴(yán)格成像模型；(2)根據(jù)嚴(yán)格成像模型，求解出三線陣各個(gè)影像的RPC參數(shù)，通過(guò)影像匹配找出三線陣之間的連接點(diǎn)；(3)列出三線陣影像的前視、正視、后視三個(gè)仿射變換公式；(4)根據(jù)步驟(3)列出的三個(gè)仿射變換公式建立誤差方程，將步驟(2)找出的連接點(diǎn)坐標(biāo)以及地面控制點(diǎn)庫(kù)中的控制點(diǎn)坐標(biāo)代入誤差方程進(jìn)行解算，獲得仿射變換參數(shù)的改正數(shù)，利用該改正數(shù)修正步驟(3)的仿射變換公式；(5)利用相機(jī)參數(shù)和修正后的正視仿射變換公式，再次列寫(xiě)前視和后視仿射變換公式；(6)將步驟(4)修正后的前視、后視仿射變換公式與步驟(5)列寫(xiě)前視和后視仿射變換公式進(jìn)行聯(lián)立，獲得相機(jī)參數(shù)的改正數(shù)，修正相機(jī)參數(shù)，完成三線陣立體衛(wèi)星區(qū)域網(wǎng)平差改進(jìn)及檢校。所述的步驟(3)中的前視、正視、后視三個(gè)仿射變換公式為
權(quán)利要求
1.一種基于RPC的三線陣立體衛(wèi)星區(qū)域網(wǎng)平差改進(jìn)及檢校方法，其特征在于包括以下步驟(1)由衛(wèi)星下傳輔助數(shù)據(jù)提取衛(wèi)星的軌道和姿態(tài)，并根據(jù)提取的衛(wèi)星的軌道和姿態(tài)確定地面點(diǎn)與像點(diǎn)之間的投影關(guān)系，即嚴(yán)格成像模型；(2)根據(jù)嚴(yán)格成像模型，求解出三線陣各個(gè)影像的RPC參數(shù)，通過(guò)影像匹配找出三線陣之間的連接點(diǎn)；(3)列出三線陣影像的前視、正視、后視三個(gè)仿射變換公式；(4)根據(jù)步驟(3)列出的三個(gè)仿射變換公式建立誤差方程，將步驟(2)找出的連接點(diǎn)坐標(biāo)以及地面控制點(diǎn)庫(kù)中的控制點(diǎn)坐標(biāo)代入誤差方程進(jìn)行解算，獲得仿射變換參數(shù)的改正數(shù)，利用該改正數(shù)修正步驟(3)的仿射變換公式；(5)利用相機(jī)參數(shù)和修正后的正視仿射變換公式，再次列寫(xiě)前視和后視仿射變換公式；(6)將步驟(4)修正后的前視、后視仿射變換公式與步驟(5)列寫(xiě)前視和后視仿射變換公式進(jìn)行聯(lián)立，獲得相機(jī)參數(shù)的改正數(shù)，修正相機(jī)參數(shù)，完成三線陣立體衛(wèi)星區(qū)域網(wǎng)平差改進(jìn)及檢校。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于RPC的三線陣立體衛(wèi)星區(qū)域網(wǎng)平差改進(jìn)及檢校方法，其特征在于所述的步驟(3)中的前視、正視、后視三個(gè)仿射變換公式為Si = Ci + ACi =e'0+ e{C + e\Kn = ^+^ = ^+/^1 + /^'式中，, Λ',Λ',/2;為各影像的仿射變換參數(shù)；(Si5Li)表示經(jīng)系統(tǒng)誤差改正后的像面坐標(biāo)，改正量用ACi, ARi表示；CiRi分別代表誤差改正前的像點(diǎn)坐標(biāo)；上標(biāo)(i = 1,2,3)分別表示前視、正視和后視。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于RPC的三線陣立體衛(wèi)星區(qū)域網(wǎng)平差改進(jìn)及檢校方法，其特征在于所述步驟(5)中再次列寫(xiě)的前視和后視仿射變換公式為= S2 Hctgiyaw(T1))“K‘Ll_L2 Hctg(O).“ K^3 = si | Hctgjyaw(T2))一K民式中，H為衛(wèi)星軌道高度，θ為前視、正視、后視的夾角；Yaw(T1)為前視和正視間隔中偏航角增量，yaw(T2)為正視和后視間隔中偏航角增量，Re為地球半徑；(Si, Li)表示經(jīng)系統(tǒng)誤差改正后的像面坐標(biāo)，上標(biāo)(i = 1,2,3)分別表示前視、正視和后視。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于RPC的三線陣立體衛(wèi)星區(qū)域網(wǎng)平差改進(jìn)及檢校方法，其特征在于所述步驟(6)中修正相機(jī)參數(shù)公式為
全文摘要
一種基于RPC的三線陣立體衛(wèi)星圖像區(qū)域網(wǎng)平差改進(jìn)及檢校方法，(1)確定地面點(diǎn)與像點(diǎn)之間的投影關(guān)系，即嚴(yán)格成像模型；(2)根據(jù)嚴(yán)格成像模型，求解出三線陣各個(gè)影像的RPC參數(shù)，通過(guò)影像匹配找出三線陣之間的連接點(diǎn)；(3)列出三線陣影像的前視、正視、后視三個(gè)仿射變換公式；(4)建立誤差方程并求解，獲得仿射變換參數(shù)的改正數(shù)，利用該改正數(shù)修正仿射變換公式；(5)利用相機(jī)參數(shù)和修正后的正視仿射變換公式，再次列寫(xiě)前視和后視仿射變換公式；(6)將步驟(4)修正后的前視、后視仿射變換公式與步驟(5)列寫(xiě)前視和后視仿射變換公式進(jìn)行聯(lián)立，獲得相機(jī)參數(shù)的改正數(shù)，修正相機(jī)參數(shù)，完成三線陣立體衛(wèi)星區(qū)域網(wǎng)平差改進(jìn)及檢校。
文檔編號(hào)G01C11/04GK102168972SQ20101058899
公開(kāi)日2011年8月31日 申請(qǐng)日期2010年12月15日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月15日
發(fā)明者劉明亮, 喻文勇, 康倩, 徐文, 李慶鵬, 鐘慧敏, 陳琦 申請(qǐng)人:中國(guó)資源衛(wèi)星應(yīng)用中心