星载遥感影像几何精校正方法研究及系统设计

OPT OpenIR > 中国科学院西安光学精密机械研究所(2010年前)

	星载遥感影像几何精校正方法研究及系统设计
	李立钢
学位类型	博士
导师	刘波
	2006-05-31
学位授予单位	中国科学院西安光学精密机械研究所
关键词	地面控制点校正模型预测模型非线性放大图像片匹配系统设计
摘要	蓬勃发展的遥感卫星对地观测技术，促进了卫星遥感数据的广泛应用，在国民经济和国防建设中发挥着重要作用。然而卫星在成像时，原始影像会受到多种误差的影响而发生几何畸变，因此必须对影像进行几何校正，实现精确的地理编码，为后续的几何测量、相互比较及复合分析提供支持。校正模型是几何校正的基础，反映了影像的构像关系，通常分为两大类，即基于传感器特性的严格几何模型（RGRM）和不依赖于传感器的广义模型（GGRM）。在被动接收或参数缺失条件下，直接利用RGRM校正的方法往往失效，通常采用根据地面控制点解算模型参数进而校正的方法，即几何精校正处理。目前，星载遥感影像几何精校正模型种类比较丰富，系统分析比较这些模型性能和精度，研究相关模型对QuickBird等新型传感器的适用性，对实际应用将会有积极的意义；同时与光学校正模型的“百花齐放”相比，星载SAR影像的校正模型则较单一，主要是RGRM，为被动接收条件下SAR影像的定位带来了困难。此外，沙漠、海洋、境外等地区，由于地面特征不明显、人员无法到达或需要实时定位，地面控制点的获取往往比较困难甚至根本不可能，而被动接收条件下卫星参数缺失，无疑为这些区域的定位带来更大难度，为此研究卫星参数缺失条件下无地面控制点或少地面控制点影像的定位对于保障国家安全和开展国土资源调研具有重要的意义。比较而言，在遥感影像几何精校正处理中，地面控制点能否准确快速获取已经成为制约几何精校正能否自动实现的“瓶颈”，传统的通过参考图人工目视解译或实地测量采集控制点方式，费时费力，而基于地面控制点图像片匹配获取控制点的方式实用性又待提高，因此有必要研究新的解译交互方法以辅助人工快速获取地面控制点，并从工程实用角度探讨图像片匹配的有关技术及方法。再者，多星多传感器数据极大丰富，数据产品增值需求旺盛，研究一套能够支持多源影像、覆盖多种校正模型、面向产品生产的几何精校正系统成为迫切任务。基于以上分析，本文就星载遥感影像几何精校正的理论方法及系统实现的难点进行了深入研究，主要工作及创新成果如下：系统分析了星载光学影像和星载SAR影像多种几何精校正模型，并从必须的控制点数目、时间复杂度、性能特点、校正精度等予以综合比较，探讨了控制点数目、地形起伏、控制点分布等因素对几何精校正精度的影响，讨论了模型参数及复共线问题的解决，并以实际的QuickBird和RADARSAT数据进行实验，得出的结论对实际应用具有一定的指导意义。基于星载SAR共线方程推导出了两种新的星载SAR校正模型，即基于框幅式投影校正模型和基于多中心投影校正模型，两种新模型与已有的星载SAR校正模型相比，所需控制点少、无需传感器信息、求解稳定，校正精度高，因而在实际中具有一定的应用价值。新模型的提出，丰富和发展了星载SAR影像几何精校正理论。提出了一种基于卫星参数预测的无地面控制点或少地面控制点定位方法；该方法的应用基于这样的前提，即与待校正影像在同一轨道获取的某些影像总是有控制点的，于是可利用这些影像的参数来预测待校正影像的参数从而实现定位。在此基础上，本文给出了基于插值的卫星参数预测模型，分别研究了无地面控制点星载光学影像和星载SAR影像的定位；而对于少控制点影像，在卫星参数预测的基础上，提出一种结合线角分开迭代和秩亏平差利用少控制点精化卫星参数从而实现定位方法。提出了一种基于曲线的透视投影放大方法,该方法结合了线性放大和非线性放大的优点，既能增强局部信息又能保持全局的上下文关系，同时可调节非线性放大区域的弯曲程度，从而适应人眼不同的视觉习惯，为包括控制点采集等目视解译操作提供一种新的方式。针对地面控制点图像片匹配获取控制点的方式，给出了地面控制点选取原则，探讨了控制点图像片匹配的流程，分别研究了基于灰度归一化和基于边缘归一化的匹配方法，并在此基础上，提出了一种新的基于归一化互相关和熵互信息的多判据匹配方法。设计了一套针对多星多传感器面向产品生产的几何精校正系统，给出了整个系统的体系结构及相关功能模块的设计，基于VC++开发了具有自主知识产权的软件系统。该系统已经在实际中得到了一定的应用。
页数	139
语种	中文
文献类型	学位论文
条目标识符	http://ir.opt.ac.cn/handle/181661/14258
专题	中国科学院西安光学精密机械研究所(2010年前)
推荐引用方式 GB/T 7714	李立钢. 星载遥感影像几何精校正方法研究及系统设计[D]. 中国科学院西安光学精密机械研究所,2006.

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