[发明专利]一种多视角卫星影像立体像对优化选择方法

说明书

本发明属于摄影测量与遥感领域，公开了一种多视角卫星影像立体像对优化选择方法，包括基于重叠度的像对初选、基于交会角和特征匹配数量的像对优选、基于测区分块的像对精选，构建了完善的两级三类优化选择策略，两级包括整景影像和测区分块两种尺度，三类策略包括影像重叠度、交会角和特征匹配数量。该发明能够综合考虑匹配效果和交会精度的要求，在整景影像优化选择的基础上，考虑测区分块的实际覆盖情况，在更小的测区影像块范围内实现了立体像对的二次精选排序，得到针对每个测区分块对应的若干优化像对组合，在保证重建精度和完整度的同时，显著缩短了三维重建时间。

技术领域

本发明属于摄影测量与遥感领域，公开了一种多视角卫星影像立体像对优化选择方法。

背景技术

多视角光学遥感卫星影像三维重建是一种根据多张(至少两张)不同视角的光学卫星影像，利用高精度定位和密集匹配技术，生成三维点云并通过纹理映射重建三维模型表面的技术。对多视角卫星影像三维重建，通常采用如下成像模式：相邻三条轨道三视立体(通常称为三像对)附加沿着轨道方向前后拍摄的两景单片影像，共11景影像。这11景影像两两之间均可以构成立体，如果没有任何约束，则有55种立体像对的组合。多视角光学遥感卫星影像三维重建的时间、精度和完整度与立体像对的数量紧密相关。如果立体像对数量过多，可能重建的完整度较好，但是三维重建会花费大量的时间，并且质量较差的立体像对会影响三维重建精度的效果。如果像对数量过少，可以减少计算量，但无法充分发挥多视角卫星影像的信息优势，无法确保重建的完整性和精细程度，影响三维重建的效果。

现有的立体像对优化选择主要是针对多视角航空影像，主要基于传统交会角的方式来进行立体像对的选择。多视角航空相机通常附带5个不同角度的镜头：一个垂直下视、四个前后左右各侧摆45度的镜头，在立体像对构成中，通常采用同一镜头的两张影像构成立体，它们摄影角度基本一致，辐射和几何特性基本一致，重叠度、交会角基本固定不变。因此单纯利用交会角的优化选择就能满足实际的应用需求。对多视角卫星影像立体像对的构成，可以是同轨的两张影像，也可能是异轨的两张影像，也有可能是两种不同类型卫星影像，它们之间差别比较大，包括重叠度、辐射和几何差异以及交会角度等因素。这些因素都会对后续的三维重建造成影响。因此必须针对多视角卫星影像，综合考虑多种因素，进行立体像对的优化选择才能满足后续三维重建的需求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种多视角卫星影像立体像对优化选择方法，旨在通过最优立体像对自动选择技术，能够从多视角卫星影像中选择适合匹配和质量较好的立体像对，有效兼顾处理效率和三维重建效果，在保证重建精度和重建完整度的同时，显著缩短三维重建时间，进而满足三维重建对影像数据的实际需求。

为了实现上述技术效果，本发明采用的技术方案是：

一种多视角卫星影像立体像对优化选择方法，包括如下步骤：

S1、输入若干景卫星影像，计算任意两张影像之间的重叠度，根据重叠度的阈值，筛选出一系列重叠度大于阈值的初始立体像对；

S2、对初始立体像对进行基于交会角和特征匹配数量的像对优选；具体包括如下步骤：

a1、选择初始立体像对的左像中心像点坐标q，通过左像RPC参数确定出通过q和左像投影中心的一条物方直线l，并利用平均高程求出该直线上一物方点，将该点投影到立体像对的右像上的像点为q′；然后通过右像RPC参数确定出通过q′和右像投影中心的一条物方直线l′；最后计算两条共面直线的夹角作为两景影像的交会角；

a2、对初始像对的左像和右像采用SIFT特征匹配获取大量的同名点，并统计同名点数量作为特征匹配数量；

a3、根据交会角和特征匹配数量进行综合评价，将匹配点数量与交会角分值通过数学模型进行计算，得到该像对的最终分值；评价采用数学模型为：