專利名稱：一種復合式像對立體定位方法
一種復合式像對立體定位方法技術領域
本發(fā)明屬于攝影測量與遙感技術中的解析空中三角測量領域，特別是涉及攝影測量領域中的一種基于多種傳感器構像模型的“復合式”像對立體定位方法。
背景技術：
立體定位技術，即立體攝影測量，是以立體像對為基礎，通過對立體像對的觀察和量測確定地面目標的形狀、大小、空間位置及性質(zhì)的一門技術。立體像對是指從不同攝站攝取的具有重疊影像的一對像片。在常規(guī)攝影測量與遙感中，立體像對被默認為一定是由同一傳感器獲取的，但事實上，不管是不是同一傳感器獲取的兩張像片，只要滿足“在不同攝站攝取”和“具有一定影像重疊”，就可以構成立體像對，即本申請所述的“復合式”像對， 實現(xiàn)立體定位。
根據(jù)傳感器類型不同，人們可以獲得的影像包括SAR影像與光學影像。 SAR(Synthetic Aperture Radar),合成孔徑雷達,是采用搭載在衛(wèi)星或飛機上的移動雷達，達到大型天線同樣精度的雷達系統(tǒng)。通過雷達向地方發(fā)生雷達波，接收反射波的方式進行測量，比光學測量有一定優(yōu)勢，如不受氣象與時間因素影響等。
從上世紀七十年代國外已有學者提出將SAR影像與光學影像聯(lián)合進行立體測圖的思想。但至今尚未有較成熟的成果，定位精度不高或者是僅能適合同一類型的影像。
相關技術術語介紹空中三角測量是立體攝影測量中，根據(jù)少量的野外控制點，在室內(nèi)進行控制點加密，求得加密點的高程和平面位置的測量方法。由于計算機的發(fā)展而產(chǎn)生的解析空中三角測量，能夠用計算的方法，根據(jù)遙感像片上量測的像點坐標和少量地面控制點，采用較嚴密的數(shù)學公式，按最小二乘法原理，用數(shù)字電子計算機解算待定點的平面坐標和高程。
各國的星載SAR 系統(tǒng)舉例，美國Seasat-l，Sir-A，Sir-B，Sir-C，LACROS SE SAR, LightSAR,Medsat SAR。歐洲ERS-1,ERS-2,XSAR,ASAR0 加拿大Radarsat-1,Radarsat-20
DEM (Digital Elevation Model)是一定范圍內(nèi)規(guī)則格網(wǎng)點的平面坐標(X, Y)及其高程(Z)的數(shù)據(jù)集，它主要是描述區(qū)域地貌形態(tài)的空間分布，是通過等高線或相似立體模型進行數(shù)據(jù)采集(包括采樣和量測)，然后進行數(shù)據(jù)內(nèi)插而形成的。
測量平差方法利用最小二乘法原理合理調(diào)整觀測誤差，評定測量成果精密度的一種計算方法。其目的在于消除各觀測值間的矛盾，以求得最可靠的結果和評定測量結果的精度。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的“復合式”像對立體定位方法的目的是提供一種能夠利用多種傳感器在不同時刻、不同位置獲取的同一地區(qū)的相同類型或不同類型的遙感影像組成立體像對，并計算獲得地面目標空間坐標的方法。本發(fā)明能夠在由于云層遮擋及大氣污染等原因造成獲取光學影像質(zhì)量的下降，且SAR立體測圖又難以進行的情況下，實現(xiàn)不同傳感器獲取的影像構成“復合式”像對進行定位。
為了實現(xiàn)發(fā)明目的，本發(fā)明的方案是一種復合式像對立體定位方法，步驟如下
步驟I)，根據(jù)各種傳感器成像方式，分別建立對應的各種傳感器的構像模型；
步驟2)，選擇已獲得的兩幅相同或不同類型的影像作為立體像對，選擇步驟I)中與所述像對分別對應的構像模型，依據(jù)已知控制條件，分別計算所述像對構像模型的模型參數(shù)，得到像對中的已知模型參數(shù)的構像模型；
步驟3)，選擇一個目標點，將該目標點在像對上的兩個像坐標分別代入對應的步驟2)所述的已知模型參數(shù)的構像模型，聯(lián)合解算該目標點的大地坐標；
步驟4)，重復步驟3)，解算整個影像區(qū)域的大地坐標，實現(xiàn)定位。
步驟I)所述的構像模型包括光學畫幅式影像對應面中心投影模型；光學線陣 CXD影像對應線中心投影模型；SAR影像對應F. Leberl模型；所有影像都適用的有理函數(shù)模型。步驟3)中，通過聯(lián)合平差解算出目標點的大地坐標。
本發(fā)明是基于多種傳感器構像模型的“復合式”像對立體定位方法。方案的步驟3)，因為像對的組合方式較多，有多種兩兩結合的方式，所述像對的兩個“已知模型參數(shù)的構像模型”組合成為一個復合式像對的“聯(lián)合構像模型”，由于已經(jīng)根據(jù)控制條件獲得了相應的模型參數(shù)，帶入同一個目標點在不同像中的兩組坐標，通過攝影測量平差計算就能夠求解出相應地面點的大地坐標。逐步增加目標點數(shù)量，最終實現(xiàn)目標區(qū)域的立體定位。上述過程都是在計算機平臺上完成的。
本發(fā)明“復合式”像對立體定位方法能夠?qū)崿F(xiàn)不同類型傳感器獲取的遙感影像構成立體像對并進行定位，相比傳統(tǒng)的立體定位方法具有更廣泛的適用性；以各種傳感器的嚴格或近似嚴格構像模型為基礎構建了“復合式”像對立體定位模型，能夠更加高效地利用各種遙感影像數(shù)據(jù)，并能夠保證在傳統(tǒng)立體像對數(shù)據(jù)不完整的情況下，準確獲得感興趣地區(qū)重點目標的空間信息。更重要的是，它能夠保證在一些特殊或極端情況下，準確獲得感興趣地區(qū)重點目標的位置信息。特別是在遙感影像數(shù)據(jù)獲取渠道不通暢時，可以通過新舊影像的組合、國內(nèi)外影像的組合、不同類型影像的組合等方式構成“復合式”立體像對進行定位。甚至可以在一定條件下進行“復合式”立體測圖，實現(xiàn)感興趣地區(qū)地形資料的快速更新。


圖I光學和SAR傳感器構成的“復合式”像對立體定位示意圖2 “復合式”像對立體定位方法流程圖3畫幅式像片的物像關系；
圖4線陣(XD的物像關系；
圖5距離條件示意圖6多普勒條件示意圖7具體實施例一中四幅衛(wèi)星影像對應區(qū)域及控制點分布示意圖8具體實施例一中六個“復合式”像對檢查點的誤差統(tǒng)計，O X方向誤差，□ Y方向誤差，A Z方向誤差；
圖9具體實施例一中四顆衛(wèi)星的空間位置關系；
圖10具體實施例二中四幅影像對應區(qū)域及檢查點分布示意圖11具體實施例二中六個“復合式”像對檢查點的誤差統(tǒng)計，O X方向誤差，□ Y 方向誤差，A Z方向誤差；
圖12具體實施例二中四幅影像的空間位置關系示意圖。
具體實施方式
首先介紹下面的實施例中所采用的一些構像模型，光學畫幅式影像對應面中心投影模型；光學線陣CCD影像對應線中心投影模型；SAR影像對應F. Leberl模型；所有影像都適用的有理函數(shù)模型。
I、常用的傳感器構像模型
(I)面中心投影模型
畫幅式影像通常采用面中心投影模型，每景影像有唯一的投影中心(攝影機物鏡中心S)，所攝地區(qū)地面上各點的反射光線通過投影中心到達像平面上形成影像，如圖3所示，其中O-XYZ為地面坐標系，S-xyz為原點在攝站的攝影測量坐標系，o-xy為像平面坐標系，So為主光軸方向。
型為
權利要求
1.一種復合式像對立體定位方法，其特征在于，步驟如下步驟I)，根據(jù)各種傳感器成像方式，分別建立對應的各種傳感器的構像模型；步驟2)，選擇已獲得的兩幅相同或不同類型的影像作為立體像對，選擇步驟I)中與所述像對分別對應的構像模型，依據(jù)已知控制條件，分別計算所述像對構像模型的模型參數(shù)， 得到像對中的已知模型參數(shù)的構像模型；步驟3)，選擇一個目標點，將該目標點在像對上的兩個像坐標分別代入對應的步驟2) 所述的已知模型參數(shù)的構像模型，聯(lián)合解算該目標點的大地坐標；步驟4)，重復步驟3)，解算整個影像區(qū)域的大地坐標，實現(xiàn)定位。
2.根據(jù)權利要求I所述的一種復合式像對立體定位方法，其特征在于，步驟I)所述的構像模型包括光學畫幅式影像對應面中心投影模型；光學線陣CCD影像對應線中心投影模型；SAR影像對應F. Leberl模型；所有影像都適用的有理函數(shù)模型。
3.根據(jù)權利要求I所述的一種復合式像對立體定位方法，其特征在于，步驟3)中，通過聯(lián)合平差解算出目標點的大地坐標。
全文摘要
本發(fā)明涉及本發(fā)明涉及一種復合式像對立體定位方法，步驟如下步驟1)，根據(jù)各種傳感器成像方式，分別建立對應的各種傳感器的構像模型；步驟2)，選擇已獲得的兩幅相同或不同類型的影像作為立體像對，選擇步驟1)中與所述像對分別對應的構像模型，依據(jù)已知控制條件，分別計算所述像對構像模型的模型參數(shù)，得到像對中的已知模型參數(shù)的構像模型；步驟3)，選擇一個目標點，將該目標點在像對上的兩個像坐標分別代入對應的步驟2)所述的已知模型參數(shù)的構像模型，聯(lián)合解算該目標點的大地坐標；步驟4)，重復步驟3)，解算整個影像區(qū)域的大地坐標，實現(xiàn)定位。本發(fā)明能夠保證在一些特殊或極端情況下，準確獲得感興趣地區(qū)重點目標的位置信息。
文檔編號G01S13/90GK102538764SQ20111044870
公開日2012年7月4日 申請日期2011年12月28日 優(yōu)先權日2011年12月28日
發(fā)明者何鈺, 候一凡, 周楊, 孫偉, 徐青, 施群山, 李建勝, 王棟, 藍朝楨, 邢帥, 郭海濤, 靳國旺, 馬東洋 申請人:中國人民解放軍信息工程大學