[发明专利]一种激光测高数据和高分辨率立体影像配准方法及装置

说明书

本发明公开了一种激光测高数据和高分辨率立体影像配准方法及装置，该方法包括：获取激光点、激光足印影像以及待配准立体影像；以激光点高程为基准，在金字塔当前层上对参考影像和待匹配立体影像进行纠正，得到纠正后的影像；利用亚像素相位相关算法以及金字塔当前层分辨率计算纠正后的待匹配立体影像相对纠正后的参考影像的地理偏移量；在金字塔每层重复纠正和偏移量计算，直至计算得到金字塔最底层待匹配立体影像相对参考影像的地理偏移量；根据地理偏移量完成激光点在待配准立体影像上的定位，得到配准影像。通过实施本发明，实现了卫星激光足印与高分辨率立体影像的高精度配准，为利用激光高精度高程数据辅助提高立体影像测图应用奠定基础。

技术领域

本发明涉及摄影测量与遥感影像处理技术领域，具体涉及一种激光测高数据和高分辨率立体影像配准方法及装置。

背景技术

卫星摄影测量以不同角度获取的遥感影像通过立体测量的方式获取地形信息。随着遥感影像分辨率的不断提高，卫星在轨姿态测量精度成为影响高分辨率立体影像测图精度的重要因素。但是，受姿态测量硬件设备限制，姿态测量精度提高有限。而卫星激光测高能够获取高精度地表高程数据，因此，通过卫星激光测高辅助提高遥感影像几何定位精度成为卫星摄影测量的一个发展趋势。“资源三号”02星搭载的试验性激光测高仪将光学立体影像高程测量精度从5m提高到3m左右。用于1：10000比例尺的高精度立体测图的“高分七号”卫星将搭载两线阵立体相机和激光测高仪，主要通过激光测高辅助光学立体影像，以达到预期高程精度。

利用激光测高提高高分辨率立体影像的几何定位精度，将激光点准确定位到各个高分辨率立体影像上是非常关键步骤。用于全球高程控制点获取的国产卫星激光测高系统通常同步搭载激光足印相机。激光足印相机与激光器共用光路，高度集成，具有非常稳固的关系。因此，可以借助激光足印影像，实现激光测高数据与高分辨率立体影像的配准。

目前，遥感影像的配准(或匹配)主要有两类：空域和频域两类。在空间域主要有基于特征的匹配方法和基于区域匹配的匹配方法。基于特征的匹配方法主要是提取特定的影像特征点(如SIFT等)，通过特征的相似性获取匹配的特征点对(即同名像点)。特征匹配通常可以克服影像之间的旋转和缩放，但涉及特征点的提取与匹配、误匹配剔除等步骤，处理比较复杂，并且匹配精度受特征点提取精度限制。基于区域的匹配通过计算两个影像区域的相似性测度(如相关系数、互信息等)。区域匹配精度较高，但需要影像分辨率一致。另外，空域匹配通常借助于影像的灰度信息，对影像的非线性辐射变化较为敏感。频域类匹配方法主要通过空间域的平移与频域的相移等效的原理确定影像之间的平移量，一般要求影像分辨率一致或者接近，并且没有大角度的旋转。

卫星激光测高仪搭载的足印相机与传统高分辨率立体相机不同。传统高分辨率立体相机采用TDICCD线阵成像模式，不仅分辨率较高，且辐射质量很好。而激光足印相机采用新型CMOS面阵传感器，分辨率和成像质量都不如传统高分辨率立体相机。激光足印影像和立体影像具有较大的分辨率差异，并且由于获取影像的传感器不同，激光足印影像和遥感影像辐射差异也可能较大。加之可用的高精度激光点通常位于纹理匮乏的区域，现有方法很难稳健地实现二者的配准。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例提供了涉及一种激光测高数据和高分辨率立体影像配准方法及装置，以解决现有技术中借助激光足印影响较难稳健实现激光测高数据和高分辨率立体影像配准的技术问题。

本发明提出的技术方案如下：