[发明专利]一种激光测距辅助光学影像联合平差方法及系统

说明书

本发明提供一种激光测距辅助光学影像联合平差方法及系统，以所有影像的同名匹配点作为第一类像点观测值，以激光脚印点在某张影像上的反投影点和该反投影点在其它影像上的匹配点作为第二类像点观测值，以所得激光脚印点在所有影像上的反投影点作为第三类像点观测值，采用累计点到核线距离的均方根作为直接观测值，列出相应的误差方程；对于第二类和第三类像点观测值同时按照共线方程列出相应的误差方程；同时视激光脚印点为一种低精度的控制点，列出相应的坐标观测方程；并联合GPS或POS误差观测方程，形成本发明的激光测距辅助光学影像联合平差模型，采用最小二乘的平差准则求解影像的精确外方位元素。本发明能够充分满足无直接地面控制条件下高精度对地观测定位的需求。

技术领域

本发明属于测绘科学与技术领域，涉及一种激光测距辅助光学影像联合平差技术。

背景技术

随着传感器技术的发展，在一些无人机平台上集成多种传感器以充分发挥各传感器数据获取能力也越来越成为传统测绘遥感领域的研究热点，而如何进行多传感器数据的联合处理是其中的关键技术之一。在目前的侦察平台上，部分装备集成有惯性组合导航装置，如GPS/IMU、北斗系统，高频光学相机以及激光测量装置，使得这些平台不但具有常规的侦察属性，还使其成为一种攻击利器。目前这些平台常采用激光测距进行目标定位，这要求在进行目标测距时激光锁定目标，不利于多目标情况下的紧急处理。在传统摄影测量领域，则采用其中光学相机所摄影像进行区域网平差，获取影像精确的内外方位元素，进而采用前方交会方法获取目标的地面位置，其优点是目标定位的精度优于激光定位的方法，缺点是技术流程复杂，处理时效上不能满足准实时的要求。此外，由于侦察平台任务的临时性，事先无法准确预知目标区域的地面控制情况，因此仅能采用摄影测量领域的无控平差技术，而这种技术的精度往往依赖于平台观测设备本身的精度。而且在进行光束法平差的过程中，海量的物方点作为未知数增加了平台机上的处理负担，不利于这种技术的推广应用。因此，如何发挥光学视频影像和激光测距装置在信息上的互补优势、进行这两种数据的联合平差处理、提升目标定位的精度具有极大的研究意义。

发明内容

本发明的目的是为侦察平台提供一种激光测距辅助光学影像联合平差技术，它能够充分发挥光学视频影像多目标跟踪和激光装置距离量测在信息获取上的优势，快速、轻量地进行这两种数据的联合处理，从而满足平台高精度对地观测的需求。

为达到上述目的，本发明提供一种激光测距辅助光学影像联合平差方法，将激光测距观测转化为坐标观测引入到光学影像的平差过程之中，包括以下步骤，

步骤1，获取激光脚印点的概略坐标与先验精度；

步骤2，按照POS初值计算激光脚印点在某一张影像上的反投影点，并通过匹配计算该反投影点在其他影像上的同名点；

步骤3，按照POS初值计算激光脚印点在所有影像上的反投影点；

步骤4，以所有影像的同名匹配点作为第一类像点观测值，以步骤2所得激光脚印点在某张影像上的反投影点和该反投影点在其它影像上的匹配点作为第二类像点观测值，以步骤3所得激光脚印点在所有影像上的反投影点作为第三类像点观测值，按照如下子步骤建立联合平差模型，

步骤4.1，计算左影像上点到核线的归一化距离；

步骤4.2，计算同名点的累计点到核线距离的均方根，并作为联合平差模型的直接观测值；

步骤4.3，以同名点的累计点到核线距离的均方根分别对所有影像的外方位元素求微分，并形成误差方程式；

步骤4.4，对于第二类和第三类像点观测值，按照传统摄影测量理论建立反投影残差误差方程式；

步骤4.5，对于激光脚印点的概略坐标认为其带有误差而建立相应的观测误差方程式；

步骤4.6，若存在GPS或者POS观测值，建立相应的误差方程式；