专利名称：一种复合式像对立体定位方法
一种复合式像对立体定位方法技术领域
本发明属于摄影测量与遥感技术中的解析空中三角测量领域，特别是涉及摄影测量领域中的一种基于多种传感器构像模型的“复合式”像对立体定位方法。
背景技术：
立体定位技术，即立体摄影测量，是以立体像对为基础，通过对立体像对的观察和量测确定地面目标的形状、大小、空间位置及性质的一门技术。立体像对是指从不同摄站摄取的具有重叠影像的一对像片。在常规摄影测量与遥感中，立体像对被默认为一定是由同一传感器获取的，但事实上，不管是不是同一传感器获取的两张像片，只要满足“在不同摄站摄取”和“具有一定影像重叠”，就可以构成立体像对，即本申请所述的“复合式”像对， 实现立体定位。
根据传感器类型不同，人们可以获得的影像包括SAR影像与光学影像。 SAR(Synthetic Aperture Radar),合成孔径雷达,是采用搭载在卫星或飞机上的移动雷达，达到大型天线同样精度的雷达系统。通过雷达向地方发生雷达波，接收反射波的方式进行测量，比光学测量有一定优势，如不受气象与时间因素影响等。
从上世纪七十年代国外已有学者提出将SAR影像与光学影像联合进行立体测图的思想。但至今尚未有较成熟的成果，定位精度不高或者是仅能适合同一类型的影像。
相关技术术语介绍空中三角测量是立体摄影测量中，根据少量的野外控制点，在室内进行控制点加密，求得加密点的高程和平面位置的测量方法。由于计算机的发展而产生的解析空中三角测量，能够用计算的方法，根据遥感像片上量测的像点坐标和少量地面控制点，采用较严密的数学公式，按最小二乘法原理，用数字电子计算机解算待定点的平面坐标和高程。
各国的星载SAR 系统举例，美国Seasat-l，Sir-A，Sir-B，Sir-C，LACROS SE SAR, LightSAR,Medsat SAR。欧洲ERS-1,ERS-2,XSAR,ASAR0 加拿大Radarsat-1,Radarsat-20
DEM (Digital Elevation Model)是一定范围内规则格网点的平面坐标(X, Y)及其高程(Z)的数据集，它主要是描述区域地貌形态的空间分布，是通过等高线或相似立体模型进行数据采集(包括采样和量测)，然后进行数据内插而形成的。
测量平差方法利用最小二乘法原理合理调整观测误差，评定测量成果精密度的一种计算方法。其目的在于消除各观测值间的矛盾，以求得最可靠的结果和评定测量结果的精度。发明内容
本发明的“复合式”像对立体定位方法的目的是提供一种能够利用多种传感器在不同时刻、不同位置获取的同一地区的相同类型或不同类型的遥感影像组成立体像对，并计算获得地面目标空间坐标的方法。本发明能够在由于云层遮挡及大气污染等原因造成获取光学影像质量的下降，且SAR立体测图又难以进行的情况下，实现不同传感器获取的影像构成“复合式”像对进行定位。
为了实现发明目的，本发明的方案是一种复合式像对立体定位方法，步骤如下
步骤I)，根据各种传感器成像方式，分别建立对应的各种传感器的构像模型；
步骤2)，选择已获得的两幅相同或不同类型的影像作为立体像对，选择步骤I)中与所述像对分别对应的构像模型，依据已知控制条件，分别计算所述像对构像模型的模型参数，得到像对中的已知模型参数的构像模型；
步骤3)，选择一个目标点，将该目标点在像对上的两个像坐标分别代入对应的步骤2)所述的已知模型参数的构像模型，联合解算该目标点的大地坐标；
步骤4)，重复步骤3)，解算整个影像区域的大地坐标，实现定位。
步骤I)所述的构像模型包括光学画幅式影像对应面中心投影模型；光学线阵 CXD影像对应线中心投影模型；SAR影像对应F. Leberl模型；所有影像都适用的有理函数模型。步骤3)中，通过联合平差解算出目标点的大地坐标。
本发明是基于多种传感器构像模型的“复合式”像对立体定位方法。方案的步骤3)，因为像对的组合方式较多，有多种两两结合的方式，所述像对的两个“已知模型参数的构像模型”组合成为一个复合式像对的“联合构像模型”，由于已经根据控制条件获得了相应的模型参数，带入同一个目标点在不同像中的两组坐标，通过摄影测量平差计算就能够求解出相应地面点的大地坐标。逐步增加目标点数量，最终实现目标区域的立体定位。上述过程都是在计算机平台上完成的。
本发明“复合式”像对立体定位方法能够实现不同类型传感器获取的遥感影像构成立体像对并进行定位，相比传统的立体定位方法具有更广泛的适用性；以各种传感器的严格或近似严格构像模型为基础构建了“复合式”像对立体定位模型，能够更加高效地利用各种遥感影像数据，并能够保证在传统立体像对数据不完整的情况下，准确获得感兴趣地区重点目标的空间信息。更重要的是，它能够保证在一些特殊或极端情况下，准确获得感兴趣地区重点目标的位置信息。特别是在遥感影像数据获取渠道不通畅时，可以通过新旧影像的组合、国内外影像的组合、不同类型影像的组合等方式构成“复合式”立体像对进行定位。甚至可以在一定条件下进行“复合式”立体测图，实现感兴趣地区地形资料的快速更新。
图I光学和SAR传感器构成的“复合式”像对立体定位示意图2 “复合式”像对立体定位方法流程图3画幅式像片的物像关系；
图4线阵(XD的物像关系；
图5距离条件示意图6多普勒条件示意图7具体实施例一中四幅卫星影像对应区域及控制点分布示意图8具体实施例一中六个“复合式”像对检查点的误差统计，O X方向误差，□ Y方向误差，A Z方向误差；
图9具体实施例一中四颗卫星的空间位置关系；
图10具体实施例二中四幅影像对应区域及检查点分布示意图11具体实施例二中六个“复合式”像对检查点的误差统计，O X方向误差，□ Y 方向误差，A Z方向误差；
图12具体实施例二中四幅影像的空间位置关系示意图。
具体实施方式
首先介绍下面的实施例中所采用的一些构像模型，光学画幅式影像对应面中心投影模型；光学线阵CCD影像对应线中心投影模型；SAR影像对应F. Leberl模型；所有影像都适用的有理函数模型。
I、常用的传感器构像模型
(I)面中心投影模型
画幅式影像通常采用面中心投影模型，每景影像有唯一的投影中心(摄影机物镜中心S)，所摄地区地面上各点的反射光线通过投影中心到达像平面上形成影像，如图3所示，其中O-XYZ为地面坐标系，S-xyz为原点在摄站的摄影测量坐标系，o-xy为像平面坐标系，So为主光轴方向。
型为
权利要求
1.一种复合式像对立体定位方法，其特征在于，步骤如下步骤I)，根据各种传感器成像方式，分别建立对应的各种传感器的构像模型；步骤2)，选择已获得的两幅相同或不同类型的影像作为立体像对，选择步骤I)中与所述像对分别对应的构像模型，依据已知控制条件，分别计算所述像对构像模型的模型参数， 得到像对中的已知模型参数的构像模型；步骤3)，选择一个目标点，将该目标点在像对上的两个像坐标分别代入对应的步骤2) 所述的已知模型参数的构像模型，联合解算该目标点的大地坐标；步骤4)，重复步骤3)，解算整个影像区域的大地坐标，实现定位。
2.根据权利要求I所述的一种复合式像对立体定位方法，其特征在于，步骤I)所述的构像模型包括光学画幅式影像对应面中心投影模型；光学线阵CCD影像对应线中心投影模型；SAR影像对应F. Leberl模型；所有影像都适用的有理函数模型。
3.根据权利要求I所述的一种复合式像对立体定位方法，其特征在于，步骤3)中，通过联合平差解算出目标点的大地坐标。
全文摘要
本发明涉及本发明涉及一种复合式像对立体定位方法，步骤如下步骤1)，根据各种传感器成像方式，分别建立对应的各种传感器的构像模型；步骤2)，选择已获得的两幅相同或不同类型的影像作为立体像对，选择步骤1)中与所述像对分别对应的构像模型，依据已知控制条件，分别计算所述像对构像模型的模型参数，得到像对中的已知模型参数的构像模型；步骤3)，选择一个目标点，将该目标点在像对上的两个像坐标分别代入对应的步骤2)所述的已知模型参数的构像模型，联合解算该目标点的大地坐标；步骤4)，重复步骤3)，解算整个影像区域的大地坐标，实现定位。本发明能够保证在一些特殊或极端情况下，准确获得感兴趣地区重点目标的位置信息。
文档编号G01S13/90GK102538764SQ20111044870
公开日2012年7月4日 申请日期2011年12月28日 优先权日2011年12月28日
发明者何钰, 候一凡, 周杨, 孙伟, 徐青, 施群山, 李建胜, 王栋, 蓝朝桢, 邢帅, 郭海涛, 靳国旺, 马东洋 申请人:中国人民解放军信息工程大学