一種衛(wèi)星遙感立體影像處理系統(tǒng)及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于攝影成像技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種衛(wèi)星遙感三線陣立體影像處理系統(tǒng) 及方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 為了滿足不同用戶對(duì)衛(wèi)星遙感影像的不同需求，本領(lǐng)域業(yè)者提出對(duì)于衛(wèi)星遙感影 像進(jìn)行幾何產(chǎn)品分級(jí)的方法。但目前常用的通用成像幾何模型一一嚴(yán)密成像幾何模型均是 針對(duì)衛(wèi)星的單片產(chǎn)品而言，對(duì)于其他級(jí)別的幾何產(chǎn)品及其通用成像幾何模型的研宄鮮有報(bào) 道。因此，針對(duì)衛(wèi)星遙感立體影像的特點(diǎn)，研宄其通用成像幾何模型，對(duì)于提高衛(wèi)星遙感立 體影像的應(yīng)用水平尤為必要。
[0003] 如表1所示，利用衛(wèi)星獲取的遙感立體影像可以生產(chǎn)出的測(cè)繪遙感影像產(chǎn)品包括 以下幾類：
[0004] 原始數(shù)據(jù)，0級(jí)數(shù)據(jù)產(chǎn)品，是指將直接從衛(wèi)星上獲取的數(shù)據(jù)解壓后得到的數(shù)據(jù)產(chǎn) 品，即未進(jìn)行輻射校正和幾何校正處理的影像產(chǎn)品。
[0005] 傳感器校正產(chǎn)品，1級(jí)數(shù)據(jù)產(chǎn)品，是指經(jīng)過輻射校正和傳感器校正的數(shù)據(jù)產(chǎn)品，該 級(jí)數(shù)據(jù)產(chǎn)品一般附帶有遙感影像的軌道、姿態(tài)、相機(jī)參數(shù)和有理函數(shù)成像模型（RPC)參數(shù)， 該級(jí)數(shù)據(jù)產(chǎn)品提供三種數(shù)據(jù)模式：?jiǎn)纹Ｊ?、立體模式和核線模式，其中，核線模式僅提供 RPC模型參數(shù)。
[0006] 系統(tǒng)幾何校正產(chǎn)品，2級(jí)數(shù)據(jù)產(chǎn)品，是指經(jīng)過輻射校正和傳感器校正的數(shù)據(jù)按照一 定的地球投影，以一定的地面分辨率投影在地球橢球面上的幾何數(shù)據(jù)產(chǎn)品，該級(jí)數(shù)據(jù)產(chǎn)品 帶有相應(yīng)的投影信息、RPC模型參數(shù)，另外，該級(jí)數(shù)據(jù)產(chǎn)品提供三種數(shù)據(jù)模式：?jiǎn)纹Ｊ健⒘?體模式和核線模式。
[0007] 精校正產(chǎn)品，3級(jí)數(shù)據(jù)產(chǎn)品，是指利用3至6個(gè)地面控制點(diǎn)消除經(jīng)過輻射校正和傳 感器校正的數(shù)據(jù)或經(jīng)過幾何校正的數(shù)據(jù)中的部分軌道和姿態(tài)參數(shù)誤差，并將消除了誤差之 后的數(shù)據(jù)投影到地球橢球面上的幾何數(shù)據(jù)產(chǎn)品，該級(jí)數(shù)據(jù)產(chǎn)品附帶RPC模型參數(shù)，另外，該 級(jí)數(shù)據(jù)產(chǎn)品提供三種數(shù)據(jù)模式：?jiǎn)纹Ｊ?、立體模式和核線模式。
[0008] 表1衛(wèi)星遙感立體影像數(shù)據(jù)產(chǎn)品分類
[0009]
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種衛(wèi)星遙感立體影像處理系統(tǒng)，其特征在于，該系統(tǒng)包括：原始數(shù)據(jù)接收單元、傳 感器校正單元、系統(tǒng)幾何校正單元和精校正單元，其中： 所述原始數(shù)據(jù)接收單元用于接收衛(wèi)星遙感立體影像數(shù)據(jù)，并對(duì)其進(jìn)行解碼處理； 所述傳感器校正單元用于利用傳感器校正處理模型對(duì)于解碼后的衛(wèi)星遙感立體影像 數(shù)據(jù)進(jìn)行輻射校正和傳感器校正，得到傳感器校正產(chǎn)品； 所述系統(tǒng)幾何校正單元用于利用系統(tǒng)幾何校正處理模型對(duì)于解碼后的衛(wèi)星遙感立體 影像數(shù)據(jù)進(jìn)行系統(tǒng)幾何校正，得到系統(tǒng)幾何校正產(chǎn)品； 所述精校正單元用于對(duì)于經(jīng)所述傳感器校正單元處理后的數(shù)據(jù)進(jìn)行精校正，得到精校 正廣品。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述傳感器校正產(chǎn)品、系統(tǒng)幾何校正產(chǎn) 品、精校正產(chǎn)品均附帶通用成像幾何模型。
3. -種衛(wèi)星遙感立體影像處理方法，其特征在于，該方法包括以下步驟： 步驟1. 1，接收衛(wèi)星遙感立體影像數(shù)據(jù)，即原始影像，并對(duì)其進(jìn)行解碼處理； 步驟1. 2,利用傳感器校正處理模型對(duì)解碼后的衛(wèi)星遙感立體影像數(shù)據(jù)進(jìn)行傳感器校 正處理，基于嚴(yán)密成像幾何模型、傳感器校正模型構(gòu)建虛擬立體控制點(diǎn)格網(wǎng)，并基于所述虛 擬立體控制點(diǎn)格網(wǎng)建立傳感器校正有理函數(shù)成像模型，進(jìn)而得到傳感器校正產(chǎn)品數(shù)據(jù)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，所述步驟1. 2中建立所述傳感器校正有理 函數(shù)成像模型的步驟包括以下步驟： 步驟1. 2. 1，根據(jù)所述衛(wèi)星遙感立體影像數(shù)據(jù)的三度重疊范圍，讀取全球數(shù)字高程模型 相應(yīng)區(qū)域的高程值，并構(gòu)建相應(yīng)的高程分層； 步驟1.2. 2,根據(jù)重疊范圍和預(yù)定的經(jīng)煒度間隔，建立平面格網(wǎng)，并結(jié)合所述步驟 1. 2. 1得到的高程分層建立像點(diǎn)均勻分布的虛擬立體控制點(diǎn)格網(wǎng)； 步驟1. 2. 3,將某格網(wǎng)點(diǎn)的大地經(jīng)煒度坐標(biāo)（Dlat，Dlm，h)通過嚴(yán)密成像幾何模型反變 換，計(jì)算得到該點(diǎn)在原始影像上的像素坐標(biāo)（?, ^ hbaJ，其中，Dlat表示該點(diǎn)的經(jīng)度值、D lm 表示該點(diǎn)的煒度值、h表示該點(diǎn)的高程值，Xci, Ytl表示該點(diǎn)在原始影像上的坐標(biāo)值，h base;表示 該點(diǎn)參與運(yùn)算的高程值； 步驟1. 2. 4,將所述步驟1. 2. 3得到的某格網(wǎng)點(diǎn)原始影像上的像素坐標(biāo)（?、hbaJ通 過傳感器校正處理模型，計(jì)算得到相應(yīng)的傳感器校正產(chǎn)品數(shù)據(jù)坐標(biāo)（Xl，yi，hbaJ ; 步驟1. 2. 5,根據(jù)所述步驟1. 2. 3-1. 2. 4得到的結(jié)果計(jì)算得到所述虛擬立體控制點(diǎn)格 網(wǎng)各格網(wǎng)點(diǎn)的像點(diǎn)坐標(biāo)，并基于所述虛擬立體控制點(diǎn)格網(wǎng)求解傳感器校正有理函數(shù)成像模 型參數(shù)，進(jìn)而得到傳感器校正有理函數(shù)成像模型。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，在所述步驟1. 2. 4得到的傳感器校正產(chǎn)品 數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，利用核線模型進(jìn)行核線重采樣，能夠形成傳感器校正產(chǎn)品數(shù)據(jù)的核線立體 影像，即所述傳感器校正產(chǎn)品的核線產(chǎn)品數(shù)據(jù)。
6. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，所述步驟1. 2. 5進(jìn)一步包括以下步驟， 步驟1. 2. 5. 1，根據(jù)所述步驟1. 2. 3和1. 2. 4得到的結(jié)果得到傳感器校正產(chǎn)品數(shù) 據(jù)的反算公式其中，TT1表示由某地面點(diǎn)的大地經(jīng)煒度坐標(biāo) (Dlat，Dlm，h)反算到傳感器校正數(shù)據(jù)產(chǎn)品提供的衛(wèi)星遙感影像面坐標(biāo)（Xl， yi)的轉(zhuǎn)換關(guān)系， 根據(jù)該反算公式可以根據(jù)地面點(diǎn)的大地經(jīng)煒度坐標(biāo)計(jì)算得到所述虛擬立體控制點(diǎn)格網(wǎng)中 各格網(wǎng)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的像點(diǎn)坐標(biāo)（X1^1),進(jìn)而得到參數(shù)齊全的虛擬立體控制點(diǎn)格網(wǎng)； 步驟1. 2. 5. 2,根據(jù)所述步驟1. 2. 5. 1得到的虛擬立體控制點(diǎn)格網(wǎng)的參數(shù)，求解得到所 述傳感器校正有理函數(shù)成像模型的參數(shù)； 步驟1. 2. 5. 3,根據(jù)所述步驟1. 2. 5. 2得到的傳感器校正有理函數(shù)成像模型參數(shù)，建立 傳感器校正有理函數(shù)成像模型。
7. -種衛(wèi)星遙感立體影像處理方法，其特征在于，該方法包括以下步驟： 步驟2. 1，接收衛(wèi)星遙感立體影像數(shù)據(jù)，即原始影像，并對(duì)其進(jìn)行解碼處理； 步驟2. 2,對(duì)于解碼后的衛(wèi)星遙感立體影像數(shù)據(jù)進(jìn)行輻射校正和傳感器校正，得到傳感 器校正影像和所述傳感器校正影像的成像模型； 步驟2. 3,利用所述傳感器校正影像的成像模型和系統(tǒng)幾何校正模型對(duì)傳感器校正影 像進(jìn)行系統(tǒng)幾何校正處理，基于系統(tǒng)幾何校正處理影像結(jié)果構(gòu)建虛擬立體控制點(diǎn)格網(wǎng)，并 基于所述虛擬立體控制點(diǎn)格網(wǎng)建立系統(tǒng)幾何校正有理函數(shù)成像模型，進(jìn)而得到系統(tǒng)幾何校 正產(chǎn)品數(shù)據(jù)。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，所述步驟2. 3中建立所述系統(tǒng)幾何校正數(shù) 據(jù)的有理函數(shù)成像模型的步驟包括以下步驟： 步驟2. 3. 1，根據(jù)所述衛(wèi)星遙感立體影像數(shù)據(jù)的三度重疊范圍，讀取全球數(shù)字高程模型 相應(yīng)區(qū)域的高程值，并構(gòu)建相應(yīng)的高程分層； 步驟2. 3. 2,根據(jù)重疊范圍和預(yù)定的經(jīng)煒度間隔，建立平面格網(wǎng)，并結(jié)合所述步驟 2. 3. 1得到的高程分層建立像點(diǎn)均勻分布的虛擬立體控制點(diǎn)格網(wǎng)； 步驟2. 3. 3,將某格網(wǎng)點(diǎn)的大地經(jīng)煒度坐標(biāo)（Dlat，Dlm，h)通過嚴(yán)密成像幾何模型反變 換，計(jì)算得到該點(diǎn)在原始影像上的像素坐標(biāo)（?, ^ hbaJ，其中，Dlat表示該點(diǎn)的經(jīng)度值、D lm 表示該點(diǎn)的煒度值、h表示該點(diǎn)的高程值，Xci, Ytl表示該點(diǎn)在原始影像上的坐標(biāo)值，h base;表示 該點(diǎn)參與運(yùn)算的高程值； 步驟2. 3. 4,將所述步驟2. 3. 3得到的某格網(wǎng)點(diǎn)原始影像上的像素坐標(biāo)（?、hbaJ通 過所述傳感器校正數(shù)據(jù)的成像模型，計(jì)算得到相應(yīng)的傳感器校正數(shù)據(jù)坐標(biāo)（Xl，yi，hbase); 步驟2.3.5，對(duì)所述傳感器校正數(shù)據(jù)坐標(biāo)〇^，71，^利用所述傳感器校正影像的 成像模型和系統(tǒng)幾何校正模型進(jìn)行系統(tǒng)幾何校正處理，得到系統(tǒng)幾何校正產(chǎn)品數(shù)據(jù)坐標(biāo) (?, y2, U ; 步驟2. 3. 6,根據(jù)步驟2. 3. 1-2. 3. 5得到的結(jié)果構(gòu)建得到所述虛擬立體控制點(diǎn)格網(wǎng)，并 基于所述虛擬立體控制點(diǎn)格網(wǎng)得到系統(tǒng)幾何校正有理函數(shù)成像模型參數(shù)，進(jìn)而得到系統(tǒng)幾 何校正有理函數(shù)成像模型。
9. 一種衛(wèi)星遙感立體影像處理方法，其特征在于，該方法包括以下步驟： 步驟3. 1，接收衛(wèi)星遙感立體影像數(shù)據(jù)，即原始影像，并對(duì)其進(jìn)行解碼處理； 步驟3. 2,對(duì)于解碼后的衛(wèi)星遙感立體影像數(shù)據(jù)進(jìn)行輻射校正和傳感器校正，得到傳感 器校正影像和所述傳感器校正影像的成像模型； 步驟3. 3,利用所述傳感器校正影像的成像模型和系統(tǒng)幾何校正模型對(duì)于所述傳感器 校正影像進(jìn)行系統(tǒng)幾何校正處理，得到系統(tǒng)幾何校正數(shù)據(jù)； 步驟3. 4,利用精校正模型對(duì)系統(tǒng)幾何校正數(shù)據(jù)進(jìn)行精校正處理，基于精校正處理結(jié) 果構(gòu)建虛擬立體控制點(diǎn)格網(wǎng)，并基于所述虛擬立體控制點(diǎn)格網(wǎng)建立精校正有理函數(shù)成像模 型，進(jìn)而得到精校正產(chǎn)品數(shù)據(jù)。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，所述步驟3. 4中建立所述精校正有理函 數(shù)成像模型的步驟包括以下步驟： 步驟3. 4. 1，根據(jù)所述衛(wèi)星立體影像數(shù)據(jù)的三度重疊范圍，讀取全球數(shù)字高程模型相應(yīng) 區(qū)域的高程值，并構(gòu)建相應(yīng)的高程分層； 步驟3. 4. 2,根據(jù)重疊范圍和預(yù)定的經(jīng)煒度間隔，建立平面格網(wǎng)，并結(jié)合所述步驟 3. 4. 1得到的高程分層建立像點(diǎn)均勻分布的虛擬立體控制點(diǎn)格網(wǎng)； 步驟3. 4. 3,將某格網(wǎng)點(diǎn)的大地經(jīng)煒度坐標(biāo)（Dlat，Dlm，h)通過嚴(yán)密成像幾何模型反變 換，計(jì)算得到該點(diǎn)在原始影像上的像素坐標(biāo)（?, ^ hbaJ，其中，Dlat表示該點(diǎn)的經(jīng)度值、D lm 表示該點(diǎn)的煒度值、h表示該點(diǎn)的高程值，Xci, Ytl表示該點(diǎn)在原始影像上的坐標(biāo)值，h base;表示 該點(diǎn)參與運(yùn)算的高程值； 步驟3. 4. 4,將所述步驟3. 4. 3得到的某格網(wǎng)點(diǎn)原始影像上的像素坐標(biāo)（x。，yQ，hbase)通 過所述傳感器校正影像的成像模型，計(jì)算得到相應(yīng)的傳感器校正數(shù)據(jù)坐標(biāo)（Xl，yi，hbase); 步驟3. 4. 5,對(duì)所述傳感器校正數(shù)據(jù)坐標(biāo)（Xl，yi，hbase)通過系統(tǒng)幾何校正模型進(jìn)行系統(tǒng) 幾何校正，計(jì)算得到相應(yīng)的系統(tǒng)幾何校正數(shù)據(jù)坐標(biāo)（x2，y2，hbaJ ; 步驟3. 4. 6,對(duì)所述系統(tǒng)幾何校正數(shù)據(jù)坐標(biāo)（x2, y2, hbase)利用精校正模型進(jìn)行精校正處 理，得到精校正產(chǎn)品數(shù)據(jù)坐標(biāo)（x3，y3，hbasJ ; 步驟3. 4. 7,根據(jù)步驟3. 4. 1-3. 4. 6得到的結(jié)果構(gòu)建得到所述虛擬立體控制點(diǎn)格網(wǎng)，并 基于所述虛擬立體控制點(diǎn)格網(wǎng)得到精校正有理函數(shù)成像模型參數(shù)，進(jìn)而得到精校正有理函 數(shù)成像模型。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種衛(wèi)星遙感立體影像處理系統(tǒng)及方法，該系統(tǒng)包括：原始數(shù)據(jù)接收單元，用于接收衛(wèi)星遙感立體影像數(shù)據(jù)，并對(duì)其進(jìn)行解碼處理；傳感器校正單元，用于利用傳感器校正處理模型對(duì)于解碼后的衛(wèi)星遙感立體影像數(shù)據(jù)進(jìn)行輻射校正和傳感器校正；系統(tǒng)幾何校正單元，用于利用系統(tǒng)幾何校正處理模型對(duì)于解碼后的衛(wèi)星遙感立體影像數(shù)據(jù)進(jìn)行系統(tǒng)幾何校正；精校正單元，用于對(duì)于經(jīng)傳感器校正單元處理后的數(shù)據(jù)進(jìn)行精校正，得到的傳感器校正產(chǎn)品、系統(tǒng)幾何校正產(chǎn)品、精校正產(chǎn)品均附帶通用成像幾何模型。本發(fā)明同時(shí)還提出了一種衛(wèi)星遙感立體影像處理方法。本發(fā)明是衛(wèi)星遙感立體影像后續(xù)精確處理或與其它衛(wèi)星影像聯(lián)合處理等操作的基礎(chǔ)。
【IPC分類】G06T7-00
【公開號(hào)】CN104820984
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510202903
【發(fā)明人】唐新明, 祝小勇, 張過, 付興科, 高小明, 周平
【申請(qǐng)人】國(guó)家測(cè)繪地理信息局衛(wèi)星測(cè)繪應(yīng)用中心
【公開日】2015年8月5日
【申請(qǐng)日】2015年4月24日