[发明专利]基于影像坐标映射的SAR立体模型构建与量测方法

说明书

技术领域

本发明涉及测绘技术领域，更具体地，涉及一种基于影像坐标映射的SAR立体模型构建与量测方法。

背景技术

合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar，SAR)作为一种主动式的微波传感器，具有全天候、全天时实现对地观测的工作能力，SAR测图技术已经成为解决多云雾地区的地形图数据获取的重要技术手段之一。通过构建SAR数字立体观测环境进行地形、地物要素采集从而获取地形图，是SAR测图的关键技术之一。

数字立体测图的基础是获得理想立体模型，理想立体模型需要满足两个条件：一是理想立体像对，即消除像对的上下视差，重建左右视差，从而能够获得立体视觉；二是三维信息量测模型，即能够从模型中量测获取精确地物三维地理信息。立体视觉的建立和三维信息的获取都是通过立体观测来实现的，从不同角度对同一地区进行观测，可以构建立体观测模型，获得地物的三维信息。无论是光学影像，还是SAR影像都能实现立体观测。光学影像通过核线重采样能够消除上下视差，构建理想像对实现立体观测。然而，对于SAR立体观测来说，由于其采用斜距投影成像方式，不存在核线，因而不易消除像对上下视差，同时其形成的立体视觉和人眼的观测习惯不一致，对于立体量测和解译都是不便的。

SAR数字立体测图的实现在很早的时候就已经被提出研究，国内外研究人员已经提出了一系列SAR理想立体模型的构建方法，但是构建的立体模型普遍存在立体观测效果不佳或量测模型不够严密等问题。

发明内容

数字立体测图的基础是获得理想立体模型，理想立体模型需要满足两个条件：一是理想立体像对，即消除像对的上下视差，重建左右视差，从而能够获得立体视觉；二是三维信息量测模型，即能够从模型中量测获取精确地物三维地理信息。SAR由于其斜距投影成像方式，不存在核线而不易消除上下视差，同时其形成的立体视觉和人眼的观测习惯不一致，因此利用SAR影像构建用于数字立体测图的理想立体模型相对比较困难。

因此，本发明为了实现SAR数字立体测图，提出了一种基于影像坐标映射的SAR立体模型构建与量测方法，既能够获得较好的立体视觉效果，同时通过构建严密的量测模型获取高精度三维地理信息。

本发明所述的基于影像坐标映射的SAR立体模型构建与量测方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：由原始的SAR立体像对，根据DEM(Digital Elevation Model，数字高程模型)进行影像模拟消除上下视差，生成理想立体像对；

步骤2：根据模拟成像模型和SAR构像模型，在所述影像模拟的基础上，通过保存高程查找表和构建影像坐标三角网(TIN)建立模拟影像和原始影像的坐标映射关系；

步骤3：构建三维坐标量测模型，实现SAR数字立体量测。

优选地，所述步骤1生成的理想立体像对包括左、右模拟立体影像。其中，所述左、右模拟立体影像是将斜距投影的SAR影像模拟为中心投影的模拟影像。进一步优选地，所述步骤1进行的影像模拟包括：建立SAR立体像对的原始影像与模拟影像间的坐标映射关系，然后基于DEM的高程信息进行灰度重采样得到所述左、右模拟立体图像。其中，所述重采样基于DEM沿相同的方向进行从而消除影像间的上下视差而重建左右视差。在重采样过程中将迭代得到的高程值保存在与模拟影像相对应的高程查找表中用于立体量测模型的构建。

优选地，步骤2中所述建立模拟影像和原始影像的坐标映射关系包括：首先由模拟影像的点坐标(i_s，j_s)根据中心投影几何模型计算中间地理坐标(X_P，Y_P，h_P)，然后由中间地理坐标(X_P，Y_P，h_P)计算原始影像的点坐标(i_O，j_O)。

进一步优选地，所述中间地理坐标的计算公式为：

Y_P＝Y₀+(h_S-j_s)·m_ry

X_P＝x_f·(H-h_P)/f+X_S0