[发明专利]基于控制矢量的光学卫星影像几何校正方法

说明书

本公开提供了一种基于控制矢量的光学卫星影像几何精校正方法，包括：得出基于控制矢量的旋转变换模型的旋转变换参数估计值；得出基于点特征的仿射变换模型中平移参数的估计值；根据获取的物方控制矢量及该物方控制矢量上一物方采样点线性表述该物方控制矢量方向上任一物方点；得出所述任一物方点的线性表达式中对应的比例系数估计值；获取传感器成像主距和成像倾角的估计值，并得出所述基于点特征的仿射变换模型中所有参数的最优估计值等；以及利用基于点特征的几何校正精化模型对光学卫星影像进行几何校正。本公开采用非线性的控制矢量几何精校正模型，相比于现有基于线性方程构建矢量关系的方法，能够更精确地拟合像方和物方空间复杂的几何变形。

技术领域

本公开涉及光学遥感技术领域，尤其涉及一种基于控制矢量的光学卫星影像几何校正方法。

背景技术

对高分辨率光学遥感卫星影像进行精细化的几何校正处理，以获取较高内部和外部几何质量的影像产品，是遥感数据配准、融合和镶嵌等高级处理与多场景应用的关键环节。由于线状目标提取的矢量特征在检测识别和匹配中，相比于点状目标具有许多独特的优势，基于矢量特征的光学卫星影像几何校正方法得到快速发展。其核心是构建像方空间和绝对物方空间共轭矢量特征间精确的几何变换关系。

当前国际上，基于矢量特征的影像几何校正方法主要分为三类：

第一类方法是基于线性变换的共轭矢量特征构建。采用的几何校正模型包括基于矢量特征的三维仿射模型、二维仿射模型和二维正形变换模型等(Shaker，2004)。该方法的模型形式简单，缺点是不能够顾及成像姿态和地形起伏变化导致的高程投影差，模型精度受限。当采用12条均匀分布的控制矢量，基于矢量特征的三维仿射模型进行平坦区域IKONOS卫星影像几何校正的精度约为X方向2像元和Y方向7像元，并且在地形起伏变化显著的区域，精度下降非常明显。

第二类方法是直接用矢量特征替换基于点的模型表达式。采用的几何校正模型包括基于矢量特征的平行投影模型、拓展平行投影模型和直接线性变换模型等(Elaksher，2008；2012)。该方法的模型容易构建，缺点是不具有严格的成像几何关系，影像几何校正的可靠性不高。在高程变化范围约为175米的区域，采用人工量测或自动提取的控制矢量和上述模型进行SPOT5、IKONOS和QuickBird卫星影像几何校正的平均单位权中误差约为1.7像元，低于点模型的控制水平。

第三类方法是通过矢量或参数方程的形式将控制引入直接通用成像模型和偏移补偿通用成像模型等(Teo，2013；Long et al.，2015)。该方法的几何校正精度较高，在充分数量控制矢量的前提下，对IKONOS和QuickBird卫星进行影像校正的几何精度达到了单像元水平。但其缺点是模型参数众多，构建方法复杂，无法基于少量的控制矢量特征拟合严格的几何关系，几何校正流程设计难度大。

综合上述分析可知，当前基于矢量特征的几何校正方法在几何精度、可靠性和模型简洁性方面仍存在较大的不足，尚不能有效满足高分辨率光学遥感卫星影像几何校正的实际应用需求。

公开内容

(一)要解决的技术问题

为充分地发挥矢量特征在几何控制方面的优势，基于控制矢量的非线性模型构建方法、顾及卫星成像与地形特点的模型优化方法，以及高精度的光学卫星影像几何精校正流程设计是需要本公开解决的主要问题。

(二)技术方案

本公开基于控制矢量的光学卫星影像几何精校正方法，包括：

步骤A，根据在待几何校正的光学卫星影像地物空间获取的多个物方控制矢量及其对应的像方控制矢量，得出基于控制矢量的旋转变换模型的旋转变换参数估计值；

步骤B，根据获取的一控制点及所述旋转变换参数的估计值得出基于点特征的仿射变换模型中平移参数的估计值；