結合數(shù)字影像空三的激光全回波足跡細分處理方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種結合數(shù)字影像空三的激光全回波足跡細分處理方法，通過提取激光雷達足跡波形各個時刻波峰高程值，實現(xiàn)了激光雷達足跡細分區(qū)的高程值獲?。煌ㄟ^建立激光雷達足跡相對地面高程模型以及仿真波形，得到了激光雷達足跡對應的立體影像的相對高程信息，并經(jīng)過激光雷達足跡波形與仿真波形的匹配，將激光雷達足跡細分區(qū)的高程值對應到立體影像的像元，實現(xiàn)了立體影像的相對高程信息向絕對高程信息的轉換，從而得到了立體影像像元的絕對高程值，解決了由于激光雷達足跡區(qū)域與立體影像像元的尺寸不匹配，而無法獲取立體影像像元精確高程值問題，將該高程值作為數(shù)字影像空三的輔助高程控制點，可以有效提高衛(wèi)星攝影測量的地形圖測繪精度。
【專利說明】
結合數(shù)字影像空三的激光全回波足跡細分處理方法
技術領域
[0001] 本發(fā)明涉及激光雷達測量技術領域，尤其涉及一種結合數(shù)字影像空三的激光全回 波足跡細分處理方法。
【背景技術】
[0002] 傳統(tǒng)的地形圖主要是通過航空攝影測量的方法測繪地形圖，隨著航天技術、計算 機技術以及信息處理技術的發(fā)展，衛(wèi)星攝影測量成為地形圖測繪的重要途徑。
[0003] 目前的衛(wèi)星攝影測量技術，測繪1:5萬和1:1萬地形圖或修測1:2.5萬地形圖，不同 比例尺地形圖高程精度要求如表1所示，測繪1:1萬地形圖要求的高程精度平地〇.35m、丘陵 地1.2m。
[0004] 表1不同比例尺地形圖高程精度要求(單位:米）
[0005]
[0006] 為了提高衛(wèi)星攝影測量成圖精度，特別是沙漠、戈壁等控制點稀少區(qū)域的測繪精 度，測繪更大比例尺地形圖，采用多波束全回波激光雷達技術輔助空中三角測量，成為提高 衛(wèi)星攝影測量成圖精度有效途徑之一。
[0007] 典型的星載激光雷達是2003年美國發(fā)射的ICESat衛(wèi)星，搭載了 GLAS激光雷達傳感 器，其主要特點是單波束、全回波、發(fā)散角0. lmrad、測距精度0. lm，在600km高空的激光足跡 約60m，作為極地冰蓋總量平衡和海平面變化研究，對地面分辨率要求不高。
[0008] 如圖1所示，對于一般的星載激光雷達，激光束中心測距H，偏離頂點傾角地形表 面傾角0，發(fā)散角 9，衛(wèi)星軌道高度500km時，僅因地表傾斜影響產(chǎn)生的激光測距極限誤差 I祕Lk%沒.沒'Mtt(夕+的丨/2門0 ).，當滬（丘陵地），0=〇.〇6mrad時，激光測距誤 差達到| AR|~1.29m(l〇);按照目前我國的衛(wèi)星定軌、定姿和平臺穩(wěn)定度控制水平，軌道高 度500km的平面位置誤差約1.13m，在15°丘陵地表情況下產(chǎn)生的高程誤差為0.30m;綜合考 慮激光足跡內測距誤差和定軌定姿等誤差影響，無法獲取更高精度的地形圖。
[0009] 星載激光雷達的測距精度可以達到o.l-o. 2m，考慮大氣環(huán)境等因素影響，在平原 和丘陵地表情況下，高程測量精度將達到0.3-1. Om，雖然顯著提高了傳統(tǒng)衛(wèi)星攝影測量的 高程測量精度，但是受激光雷達發(fā)散角的限制，搭載500_600km的衛(wèi)星平臺，激光雷達的足 跡通常在數(shù)十米，而數(shù)十米直徑的足跡內，僅通過足跡內的平均高程顯然無法精確描述局 部地形的起伏變化。采用多波束全回波激光雷達技術輔助空中三角測量的主要缺陷在于， 星載激光足跡較大，無法直接提取激光足跡內不同位置的精確地形起伏信息，影響了激光 光斑足跡的平面高程分辨率，從而無法提高攝影測量的地形測圖精度。

【發(fā)明內容】

[0010] ( - )要解決的技術問題
[0011] 為了解決現(xiàn)有技術問題，本發(fā)明提供了一種結合數(shù)字影像空三的激光全回波足跡 細分處理方法。
[0012] (二)技術方案
[0013]本發(fā)明提供了一種結合數(shù)字影像空三的激光全回波足跡細分處理方法，其特征在 于，包括:步驟A:從激光雷達足跡全回波信息中提取模型參數(shù)，建立激光雷達足跡全回波模 型，并重建激光雷達足跡全回波波形;步驟B:基于激光雷達足跡對應的立體影像對，重建激 光雷達足跡的相對地面高程模型；步驟C:基于所述激光雷達足跡的相對地面高程模型，建 立激光雷達足跡回波仿真模型，并重建激光雷達足跡仿真波形；步驟D:建立所述激光雷達 足跡的相對地面高程模型的數(shù)據(jù)結構以及所述激光雷達足跡仿真波形與相對地面高程模 型的映射關系；以及步驟E:將所述激光雷達足跡全回波波形與激光雷達足跡仿真波形匹 配，選取有效激光雷達足跡，基于所述激光雷達足跡全回波波形的波峰與立體影像像元之 間的映射關系，提取有效激光雷達足跡全回波波形波峰的高程值作為立體影像像元的大地 高程。
[0014](三)有益效果
[0015]從上述技術方案可以看出，本發(fā)明的結合數(shù)字影像空三的激光全回波足跡細分處 理方法具有以下有益效果：
[0016] (1)通過提取激光雷達足跡波形各個時刻波峰高程值，實現(xiàn)了激光雷達足跡細分 區(qū)的高程值獲??；
[0017] (2)通過建立激光雷達足跡仿真波形以及相對地面高程模型，得到了激光雷達足 跡對應的立體影像的相對高程信息，并經(jīng)過激光雷達足跡波形與仿真波形的匹配，將激光 雷達足跡細分區(qū)的高程值對應到立體影像的像元，實現(xiàn)了立體影像的相對高程信息向絕對 高程信息的轉換，從而得到了立體影像像元的絕對高程值，解決了由于激光雷達足跡區(qū)域 與立體影像像元的尺寸不匹配，而無法獲取立體影像像元精確高程值問題，有效提高了衛(wèi) 星攝影測量的地形圖測繪精度。
【附圖說明】
[0018] 圖1為星載激光雷達測距原理圖；
[0019] 圖2為本發(fā)明實施例的激光雷達足跡以及重建的激光雷達足跡全回波波形示意 圖；
[0020] 圖3為本發(fā)明實施例的立體影像對的成像示意圖；
[0021 ]圖4為本發(fā)明實施例的相對地面高程模型及激光雷達足跡仿真波形示意圖；
[0022] 圖5為本發(fā)明實施例的相對地面高程模型數(shù)據(jù)結構及其對應的格網(wǎng)示意圖；
[0023] 圖6為本發(fā)明實施例的激光雷達足跡全回波波形與仿真波形匹配示意圖；
[0024]圖7為本發(fā)明實施例的結合數(shù)字影像空三的激光全回波足跡細分處理方法流程 圖。
【具體實施方式】
[0025] 本發(fā)明的結合數(shù)字影像空三的激光全回波足跡細分處理方法，將激光雷達全回波 信號分析與高分辨遙感影像立體視覺技術結合，提取全回波激光足跡細分區(qū)高程信息，該 高程信息作為攝影測量空三的輔助高程控制信息，可以提高衛(wèi)星攝影測量的地形測圖精 度。其主要特征是：（1)提出一種基于激光雷達足跡能量分布、激光入射角、目標成像距離和 目標反射率等參數(shù)的全回波信號重建模型；（2)通過遙感影像立體視覺技術實現(xiàn)激光足跡 內相對高程模型重建和波形仿真；（3)建立仿真波形與地面高程模型格網(wǎng)的數(shù)據(jù)結構，實現(xiàn) 光學影像像元與激光回波波形映射；（4)通過激光雷達全回波信號分析、激光光斑回波波形 與仿真波形匹配，提取激光回波波峰對應的光學影像區(qū)/激光足跡細分區(qū)的大地高程。
[0026] 為使本發(fā)明的目的、技術方案和優(yōu)點更加清楚明白，以下結合具體實施例，并參照 附圖，對本發(fā)明做進一步地詳細說明。
[0027]本發(fā)明的實施例提供了一種結合數(shù)字影像空三的激光全回波足跡細分處理方法， 其具體包括：
[0028]步驟A:從激光雷達足跡全回波信息中提取模型參數(shù)，建立激光雷達足跡全回波模 型，并重建激光雷達足跡全回波波形。
[0029]步驟A具體包括：
[0030] 子步驟A1:從激光雷達足跡全回波信息中提取模型參數(shù)，模型參數(shù)包括:激光足跡 強度分布、目標回波延時、目標成像距離、激光光束指向角、目標反射率。
[0031] 上述模型參數(shù)與激光雷達足跡全回波波形相關，現(xiàn)有的全回波激光雷達系統(tǒng)均可 以提供上述模型參數(shù)，其具體提取方法不再贅述。在每個激光雷達足跡，相同距離的目標對 應激光雷達足跡回波波形的一個波峰，激光雷達足跡回波波形由一個或多個波峰組成，因 此，在數(shù)據(jù)準備環(huán)節(jié)需要針對每一激光雷達足跡的各段波形提取上述模型參數(shù)，以便進行 后續(xù)的建模。
[0032] 子步驟A2:基于模型參數(shù)建立激光雷達足跡全回波模型。
[0033] 子步驟A2具體包括:基于模型參數(shù)建立的激光雷達足跡全回波模型為：
[0035] 式中：fi(t)表示激光雷達足跡的第i個時刻的波峰;ti為第i個時刻波峰對應的目 標回波延時;ai為第i個時刻波峰對應的目標反射率:容(少)為激光足跡強度分布;0為激光光 束指向與目標表面法線的夾角;c為大氣衰減等相關的系數(shù)，可以通過大氣傳輸模型計算得 至lJ ;Sl為第i個時刻波峰對應的目標成像距離廠為激光脈沖寬度。利用上述公式（1)可以建 立每一激光雷達足跡的全回波模型。需要說明的是，上述方法只是建立激光雷達足跡全回 波模型的一種方式，本發(fā)明并不限于此，還可以由其他可以有效建立激光雷達足跡全回波 模型的方法替代，在此不再贅述。
[0036] 子步驟A3:基于激光雷達足跡全回波模型，重建激光雷達足跡全回波波形。
[0037]子步驟A3具體包括:基于激光雷達足跡全回波模型，合成激光雷達足跡各段波形 得到重建的激光雷達足跡全回波波形，重建的激光雷達足跡全回波波形為：
[0039] 其中，ti、t2分別表示激光雷達足跡的第一段波形的起始時間和最后一段波形的結 束時間。
[0040] 利用上述公式(2)可以重建每一激光雷達足跡的全回波波形。圖2示出了激光雷達 足跡以及重建的激光雷達足跡全回波波形。
[0041] 步驟B:基于激光雷達足跡對應的立體影像對，重建激光雷達足跡的相對地面高程 模型。
[0042] 每一激光雷達足跡均對應一高分辨率的立體影像對，立體影像對的立體影像包括 若干像元，立體影像的像元數(shù)由激光雷達足跡的尺寸和立體影像分辨率決定，在此并不加 以限定。
[0043]步驟B具體包括：
[0044] 子步驟B1:提取激光雷達足跡對應的立體影像對，將立體影像對中的一個作為基 準影像，另一個作為參照影像，對基準影像和參照影像進行逐點立體影像匹配，得到同名像 點坐標。
[0045] 在圖3中，左影像作為基準影像，右影像作為參照影像，S1和S2表示兩個影像傳感 器的中心，影像焦面與中心分開表示，利于進一步描述影像傳感器焦距、主點的關系。
[0046] 子步驟B2:基于一地面點的同名像點坐標，得到該地面點的同名像點的左右視差。 [0047]子步驟B2具體包括:設選取地面點A在基準影像和參照影像的同名像點的x坐標分 別為Xal和 Xa2，則地面點A的同名像點的左右視差為：
[0048] PA=Xal-Xa2 (3)
[0049] 子步驟B3:以該地面點為基準，計算另一地面點與該地面點的相對高程。
[0050] 子步驟B3具體包括：以地面點A為基準，另一地面點B與地面點A的高差，可以通過 A、B兩點的左右視差之差得到，相對尚程與左右視差的關系為：
[0051] h= A p XHa/(b+ A p) (4)
[0052] 式中：h為地面點B相對于地面點A的相對高程；A p = PB-PA;b為基準影像主點和參 照影像主點的距離;Ha為衛(wèi)星高度。
[0053] 子步驟B4:按照子步驟B3計算每個地面點與地面點A的相對高程，得到重建的激光 雷達足跡的相對地面高程模型。
[0054]由此可見，該相對地面高程模型為格網(wǎng)狀模型，格網(wǎng)狀模型的每一方格均對應于 激光雷達足跡對應的立體影像的一個像元，每一方格的數(shù)值為該像元對應的地面點的相對 高程值，通過子步驟B1至B4可以重建出每一激光雷達足跡的相對地面高程模型。
[0055]步驟C:基于激光雷達足跡的相對地面高程模型，建立激光雷達足跡回波仿真模 型，并重建激光雷達足跡仿真波形。
[0056] 步驟C具體包括：
[0057]子步驟C1:基于激光雷達足跡的相對地面高程模型，激光雷達足跡回波仿真模型 為：
[0059] 其中，NORM表示正態(tài)化；Ad為激光雷達的測距分辨率，是激光雷達系統(tǒng)的固有參 數(shù);m為激光雷達足跡的相對地面高程模型的行數(shù)，n為激光雷達足跡的相對地面高程模型 的列數(shù)，h xy為相對地面高程模型第x行第y列方格的相對高程值。
[0060] 激光雷達足跡內不同高程的目標引起地形起伏變化，會形成多個仿真波峰（多段 仿真波形），因此，步驟C還包括：
[0061 ]子步驟C2:基于激光雷達足跡回波仿真模型，合成激光雷達足跡各個仿真波峰得 到重建的激光雷達足跡仿真波形，重建的激光雷達足跡仿真波形為：
[0063] 其中，hi、h2分別表示激光雷達足跡對應的相對地面高程模型中的最小相對高程值 和最大相對高程值。通過子步驟C1和C2可以重建出每一激光雷達足跡的仿真波形。圖4示出 了相對地面高程模型及激光雷達足跡仿真波形。
[0064] 步驟D:建立激光雷達足跡的相對地面高程模型的數(shù)據(jù)結構以及激光雷達足跡仿 真波形與相對地面高程模型的映射關系。
[0065] 步驟D具體包括：
[0066]子步驟D1:以激光雷達測距分辨率A d為高差，對激光雷達足跡的相對地面高程模 型，沿高程方向提取等高的高程網(wǎng)格，建立相對地面高程模型的數(shù)據(jù)結構，該數(shù)據(jù)結構包括 匕(^7)(」=1，2，...，如），1^表示激光雷達測距分辨率八(1的倍數(shù)，即八(1的」倍，（^ 7)表示 相對地面高程模型的第x行第y列方格，如表示相對地面高程模型中相對高程為匕的方格數(shù) 量。通過步驟D可以得到每一激光雷達足跡的相對地面高程模型的數(shù)據(jù)結構。
[0067]以圖5為例對相對地面高程模型的數(shù)據(jù)結構進行說明，以激光雷達足跡為單位，對 于激光雷達足跡1，其相對地面高程模型的數(shù)據(jù)結構為ludihhsUdh - jedhhVs， 4)，...，（6,3);…；hj (6,5)，（6,6)，表示激光雷達足跡1的相對地面高程模型中，相對高程 為1倍激光雷達測距分辨率A cKhO的為第9行第1列方格(9，1)，相對高程為lu的方格數(shù)量m =1;相對高程為2倍激光雷達測距分辨率A d(h2)的為第2行第2列方格(2,2)、…、第6行第2 列方格(6，2);相對高程為3倍激光雷達測距分辨率A d(h3)的為第5行第4列方格(5，4)、…、 第6行第3列方格(6,3);相對高程為j倍激光雷達測距分辨率A d(hj的為第6行第5列方格 (6,5)和第6行第6列方格(6,6)，相對高程為h的方格數(shù)量r^ = 2;其他激光雷達足跡的數(shù)據(jù) 結構與此相同。
[0068]子步驟D2:由公式(5)和(6)可知，激光雷達足跡回波仿真模型flh)是由二維的相 對地面高程模型以激光雷達測距分辨率Ad為間隔得到的一維波形，該回波仿真模型的任 意點f (lu)與相對地面高程模型的數(shù)據(jù)結構h(x，y)(i = l，2,...，如)形成映射關系，從而 得到激光雷達足跡仿真波形plh)與相對地面高程模型的映射關系。通過步驟D可以建立起 每一激光雷達足跡的相對地面高程模型的數(shù)據(jù)結構，以及每一激光雷達足跡仿真波形與相 對地面高程模型的映射關系。圖5示出了相對地面高程模型數(shù)據(jù)結構及其對應的格網(wǎng)示意 圖。
[0069]步驟E:將激光雷達足跡全回波波形與激光雷達足跡仿真波形匹配，選取有效激光 雷達足跡，基于激光雷達足跡全回波波形波峰與立體影像像元之間的映射關系，提取有效 激光雷達足跡全回波波形波峰的高程值作為立體影像像元的大地高程。
[0070] 同步獲取的激光雷達數(shù)據(jù)與立體影像，得到的激光雷達足跡全回波波形與仿真波 形均反映了激光雷達足跡內的地形起伏變化，具有很好的相似性，選取相關性較高的激光 雷達足跡作為提取高程信息的有效激光雷達足跡。
[0071] 步驟E具體包括：
[0072] 子步驟E1:計算激光雷達足跡全回波波形與激光雷達足跡仿真波形的相關系數(shù)最 大值，將相關系數(shù)最大值大于閾值的激光雷達足跡作為有效激光雷達足跡。其中，計算相關 系數(shù)的計算方法為本領域熟知的技術，閾值可以根據(jù)具體情況選取一小于并接近于1的小 數(shù)，此處不再贅述。
[0073]子步驟E1通過計算激光雷達足跡全回波波形與激光雷達足跡仿真波形的相關系 數(shù)，實現(xiàn)了激光雷達足跡全回波波形P(t)與激光雷達足跡仿真波形plh)的匹配對應。 [0074]子步驟E2:根據(jù)激光雷達足跡全回波波形p(t)與激光雷達足跡仿真波形plh)的 匹配對應、以及激光雷達足跡仿真波形plh)與相對地面高程模型的映射關系，將激光雷達 足跡全回波波形波峰對應的高程值映射至相對地面高程模型的數(shù)據(jù)結構，從而得到相對地 面高程模型對應立體影像像元的大地高。
[0075]在子步驟E2中，激光雷達足跡全回波波形波峰對應的高程值由激光雷達足跡全回 波模型得到，激光雷達足跡第i個時刻的波峰fl(t)可匹配至激光雷達足跡仿真波形plh) 的第i個點fllu)，該第i個點fllu)匹配至相對地面高程模型的數(shù)據(jù)結構h(x，y)(i = l， 2,...，nj)，最終將激光雷達足跡第i個時刻的波峰fi(t)的高程值賦予相對地面高程模型的 數(shù)據(jù)結構hj(x，y)(i = l，2,. . .，nj)對應的立體影像像元，作為立體影像像元的大地高。通過 步驟E可以得到每一激光雷達足跡對應的立體影像像元的大地高。圖6示出了激光雷達足跡 全回波波形與仿真波形匹配關系。
[0076]至此，已經(jīng)結合附圖對本實施例進行了詳細描述。依據(jù)以上描述，本領域技術人員 應當對本發(fā)明的結合數(shù)字影像空三的激光全回波足跡細分處理方法有了清楚的認識。 [0077]本發(fā)明的結合數(shù)字影像空三的激光全回波足跡細分處理方法，通過提取激光雷達 足跡波形各個時刻波峰高程值，實現(xiàn)了激光雷達足跡細分區(qū)的高程值獲取，通過建立激光 雷達足跡仿真波形以及相對地面高程模型，得到了激光雷達足跡對應的立體影像的相對高 程信息，并經(jīng)過激光雷達足跡波形與仿真波形的匹配，將激光雷達足跡細分區(qū)的高程值對 應到立體影像的像元，實現(xiàn)了立體影像的相對高程信息向絕對高程信息的轉換，從而得到 了立體影像像元的絕對高程值，解決了由于激光雷達足跡區(qū)域與立體影像像元的尺寸不匹 配，而無法獲取立體影像像元精確高程值問題，有效提高了衛(wèi)星攝影測量的地形圖測繪精 度。
[0078]需要說明的是，在附圖或說明書正文中，未繪示或描述的實現(xiàn)方式，均為所屬技術 領域中普通技術人員所知的形式，并未進行詳細說明。此外，上述對各元件的定義并不僅限 于實施例中提到的各種方式，本領域普通技術人員可對其進行簡單地更改或替換，例如： [0079] (1)實施例中提到的方向用語，例如"上"、"下"、"前"、"后"、"左"、"右"等，僅是參 考附圖的方向，并非用來限制本發(fā)明的保護范圍；
[0080] (2)上述實施例可基于設計及可靠度的考慮，彼此混合搭配使用或與其他實施例 混合搭配使用，即不同實施例中的技術特征可以自由組合形成更多的實施例。
[0081] 以上所述的具體實施例，對本發(fā)明的目的、技術方案和有益效果進行了進一步詳 細說明，所應理解的是，以上所述僅為本發(fā)明的具體實施例而已，并不用于限制本發(fā)明，凡 在本發(fā)明的精神和原則之內，所做的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發(fā)明的保 護范圍之內。
【主權項】
1. 一種結合數(shù)字影像空三的激光全回波足跡細分處理方法，其特征在于，包括： 步驟A:從激光雷達足跡全回波信息中提取模型參數(shù)，建立激光雷達足跡全回波模型， 并重建激光雷達足跡全回波波形； 步驟B:基于激光雷達足跡對應的立體影像對，重建激光雷達足跡的相對地面高程模 型； 步驟C:基于所述激光雷達足跡的相對地面高程模型，建立激光雷達足跡回波仿真模 型，并重建激光雷達足跡仿真波形； 步驟D:建立所述激光雷達足跡的相對地面高程模型的數(shù)據(jù)結構以及所述激光雷達足 跡仿真波形與相對地面高程模型的映射關系；以及 步驟E:將所述激光雷達足跡全回波波形與激光雷達足跡仿真波形匹配，選取有效激光 雷達足跡，基于所述激光雷達足跡全回波波形的波峰與立體影像像元之間的映射關系，提 取有效激光雷達足跡全回波波形波峰的高程值作為立體影像像元的大地高程。2. 如權利要求1所述的激光全回波足跡細分處理方法，其特征在于，所述步驟A具體包 括： 子步驟A1:從激光雷達足跡全回波信息中提取模型參數(shù)，所述模型參數(shù)包括:激光足跡 強度分布、目標回波延時、目標成像距離、激光光束指向角和目標反射率； 子步驟A2:基于所述模型參數(shù)建立激光雷達足跡全回波模型；以及 子步驟A3:基于所述激光雷達足跡全回波模型，重建激光雷達足跡全回波波形。3. 如權利要求2所述的激光全回波足跡細分處理方法，其特征在于，所述子步驟A2具體 包括： 基于所述模型參數(shù)建立的激光雷達足跡全回波模型為：其中，fdt)表示激光雷達足跡的第i個時刻的波峰為第i個時刻波峰對應的目標回 波延時;ai為第i個時刻波峰對應的目標反射率;g(妁為激光足跡強度分布;0為激光光束指 向與目標表面法線的夾角；c為大氣衰減等相關的系數(shù); Sl為第i個時刻波峰對應的目標成 像距離;T為激光脈沖寬度。4. 如權利要求3所述的激光全回波足跡細分處理方法，其特征在于，所述子步驟A3具體 包括： 基于所述激光雷達足跡全回波模型，合成激光雷達足跡各段波形得到重建的激光雷達 足跡全回波波形，重建的激光雷達足跡全回波波形為：其中，ti、t2分別表示激光雷達足跡的第一段波形的起始時間和最后一段波形的結束時 間。5. 如權利要求1所述的激光全回波足跡細分處理方法，其特征在于，所述步驟B具體包 括： 子步驟B1:提取激光雷達足跡對應的立體影像對，將所述立體影像對中的一個影像作 為基準影像，另一個影像作為參照影像，對所述基準影像和參照影像進行逐點立體影像匹 配，得到同名像點坐標； 子步驟B2:基于一地面點的同名像點坐標，得到所述地面點的同名像點的左右視差； 子步驟B3:以所述地面點為基準，計算另一地面點與所述地面點的相對高程；以及 子步驟B4:按照子步驟B3計算每個地面點與所述地面點的相對高程，得到重建的激光 雷達足跡的相對地面高程模型。6. 如權利要求5所述的激光全回波足跡細分處理方法，其特征在于，所述子步驟B2具體 包括： 地面點A的同名像點的左右視差為： PA - Xal_Xa2 ( 3 ) XajPXa2分別為地面點A在基準影像和參照影像的x坐標。7. 如權利要求6所述的激光全回波足跡細分處理方法，其特征在于，所述子步驟B3具體 包括： 以地面點A為基準，另一地面點B與地面點A的相對高程為： h= A p XHa/(b+ A p) (4) 式中：h為地面點B相對于地面點A的相對高程；AP = PB-PA，PB按照子步驟B2的方法得 到;b為基準影像主點和參照影像主點的距離;Ha為衛(wèi)星高度。8. 如權利要求1所述的激光全回波足跡細分處理方法，其特征在于，所述步驟C具體包 括： 子步驟C1:基于激光雷達足跡的相對地面高程模型，激光雷達足跡回波仿真模型為：其中，NORM表示正態(tài)化；A d為激光雷達的測距分辨率;m為激光雷達足跡的相對地面高 程模型的行數(shù)，n為激光雷達足跡的相對地面高程模型的列數(shù)，hxy為相對地面高程模型第x 行第y列方格的相對高程值;以及 子步驟C2:基于激光雷達足跡回波仿真模型，合成激光雷達足跡各個仿真波峰得到重 建的激光雷達足跡仿真波形，重建的激光雷達足跡仿真波形為：其中，hi、h2分別表示激光雷達足跡對應的相對地面高程模型中的最小相對高程值和最 大相對高程值。9. 如權利要求1所述的激光全回波足跡細分處理方法，其特征在于，所述步驟D具體包 括： 子步驟D1:以激光雷達測距分辨率A d為高差，對所述激光雷達足跡的相對地面高程模 型，沿高程方向提取等高的高程網(wǎng)格，建立所述相對地面高程模型的數(shù)據(jù)結構，所述數(shù)據(jù)結 構包括hj(x，y)(j = l，2, . . .，nj)，hj表示激光雷達測距分辨率Ad的倍數(shù)，（x，y)表示相對地 面高程模型的第x行第y列方格，如表示相對地面高程模型中相對高程為h的方格數(shù)量;以及 子步驟D2:基于激光雷達足跡回波仿真模型的任意點fllu)與相對地面高程模型的數(shù) 據(jù)結構h(X，y)(i = l，2,...，如）的對應關系，得到激光雷達足跡仿真波形p' (h)與相對地面 高程模型的映射關系。10.如權利要求1所述的激光全回波足跡細分處理方法，其特征在于，步驟E具體包括： 子步驟E1:計算激光雷達足跡全回波波形與激光雷達足跡仿真波形的相關系數(shù)最大 值，將相關系數(shù)最大值大于閾值的激光雷達足跡作為有效激光雷達足跡;以及 子步驟E2:根據(jù)激光雷達足跡全回波波形p(t)與激光雷達足跡仿真波形plh)的匹配 對應、以及激光雷達足跡仿真波形plh)與相對地面高程模型的映射關系，將激光雷達足跡 全回波波形波峰對應的高程值映射至相對地面高程模型的數(shù)據(jù)結構，從而得到相對地面高 程模型對應立體影像像元的大地高。
【文檔編號】G01C11/00GK106054202SQ201610368247
【公開日】2016年10月26日
【申請日】2016年5月30日
【發(fā)明人】張珂殊, 邵永社
【申請人】中國科學院電子學研究所