[发明专利]一种消除数字摄影测量物方控制点与影像定位偏差的技术

说明书

技术领域

本发明属于卫星遥感、航空遥感和近景摄影测量领域。

现有技术

目前现有的数字摄影测量技术和使用胶片的模拟摄影技术中，为了便于在影像上刺出地面控制点位置的方法，预布标和使用的标志是一样的。摄影成像前在物方预先布设如图1.1、1.2、1.3中所示的外业控制点标志，并运用工程测量技术，测量出标志几何中心(如：十字交叉点)的坐标作为控制点坐标。拍摄影像后，胶片和相片用针刺点的方法在影像上找出控制点的位置。数字图像用鼠标点出，数字图像象元的几何中心表示控制点的对应位置。对针刺点和象元几何中心赋予外业测量的控制点坐标值，完成影像同名点匹配，供测图工作使用。

采用预布标技术是为了易于从影像上找到物方控制点，具体方法是成像前在物方设置人造特征点标志并测量其位置参数。一般不以自然物作为控制点使用。在卫星、航空平台搭载成像传感器对地遥感过程中，是指在摄影实施前预先在待摄影地区布设对空标志的过程。《航空摄影测量外业规范》中注明了布设用于航空摄影测量的地面标志的要求，形状和尺寸如图1.3所示。在近景摄影测量过程中，是指预先布设各种各样的人工标志作为控制点或者用作待测位置点，目前在《摄影测量规范》中要求使用的平面布设标志如图1.1中(a)(b)(c)、图1.2所示。

随着摄影测量技术的发展，数码相机逐步取代传统的胶卷式相机。数码影像上离散的像元结构与胶片图像上空间连续的灰度结构差异，使数字影像上识别出的标志所在像元中心作为物方控制点时，象方和物方的同名点存在一个随机的偏移量，像元中心与实际物方控制点坐标无法完全重合。产生上述误差的原因是：数字图像每个像素的实际尺度与物方的控制点尺度不是同一个数量级，即在人眼观察的条件下，物方控制点属于毫米量级的数据，但数字图像的像素在航空遥感时为数厘米到数十厘米尺度，卫星遥感时为数十厘米到数米尺度，近景摄影测量时为1厘米到数厘米。细化到像素级程度后，控制点究竟落在该像元的哪个位置是个随机数，它可能刚好落在像元的正中心，也有可能落在偏离像元中心点的任何位置，这个偏移矢量值影响到地面控制点点位与影像同名点像素点位的匹配精度，进而影响测图精度。

发明内容

鉴于现有技术的以上缺点，本发明的目的是提供一种消除数字摄影测量物方控制点与影像定位偏差的技术，使预先布设的标志与CCD、CMOS成像单元的几何元素合理匹配，以有效地消除数字摄影测量时实际物方控制点在数字影像上定位时的误差。本发明的目的是通过如下的手段实现的。

一种消除数字摄影测量物方控制点与影像定位偏差的技术，用于以CCD、CMOS为成像靶面的数字摄影测量，包括现场标志设置要求、制作标志所用的参数、成像设备获取的数字影像与实际物方控制点位置参数误差修正计算三个主要技术步骤，其中

(1)布设标志时，保持标志的直线边与成像靶面像元的直线边平行。

(2)预布标使用的面状标志具有如下特征：面状标志的形状为矩形，由具有同一几何中心且相异光学反射特征的中心区和环绕区二个区域组成；所述中心区的宽度2A与成像光学设备的焦距f、成像距离H以及成像靶面像元宽度a间满足：A＝a*H/f，中心区的长度2B与成像靶面像元长度b间满足：B＝b*H/f。

(3)计算物方控制点在数字影像上定位时的误差时，基于获取的数字影像上控制点所在像元及其周边像元的像元值，计算控制点像元中心点和实际物方标志中心点之偏差。在获取的数字影像上选取以控制点所在像元为中心的5*5窗口，共计25个像元，一般情况下，中心点像元和最外圈像元为非混合像元，其余的为混合像元。通过非混合像元的像元值解算混合像元中心区和边缘区的面积比，并将面积比转化为长度比，用单个像元的地面分辨率与长度比计算控制点像元中心点和实际地面标志中心点之偏差；如果窗口内具有2*2的4个非混合像元是其特例，4个像元水平与垂直分界线的交点为控制点中心。如果居于中心的非混合象元其上下左右相邻的4个灰度象元的象元值相等，则表明居于中心的非混合象元几何中心与物方控制点重合。

采用本发明的技术，可以有效地找出像元偏离中心点的偏差。