一种自适应几何关系强弱的有理函数模型区域网平差方法
【专利摘要】本发明涉及一种自适应几何关系强弱的有理函数模型区域网平差方法，它包括以下步骤：1)读取卫星遥感影像的有理函数模型参数、归一化因子，以及连接点、控制点和检查点的影像坐标；2)根据读取的有理函数模型参数、归一化因子和连接点坐标，计算每一个连接点的所有交会角，并取每一个连接点的最大的交会角作为立体几何关系强弱的量化指标；3)根据每一个连接点最大交会角大小，将连接点分为第一类连接点和第二类连接点；4)根据连接点的最大交会角大小，算法自适应确定连接点的物方大地坐标初始值；5)建立误差方程，进行区域网平差；6)输出有理函数模型精化参数，完成基于RFM的区域网平差。本方法特别适用于宽视角、大范围的遥感影像平差以及平差数据复杂、数据来源广泛的多源数据间的区域网平差。
【专利说明】-种自适应几何关系强弱的有理函数模型区域网平差方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及摄影成像【技术领域】，涉及一种有理函数模型的区域网平差方法，特别 是关于一种适用于航天及深空探测卫星遥感影像的自适应立体成像几何关系强弱的有理 函数模型的区域网平差技术。
【背景技术】
[0002] 随着遥感卫星的不断发展，各种新的轨道器和传感器不断涌现，传感器成像形式 的多样化使得严密成像几何模型的形式日益复杂，构建难度也不断增加，这样加大了用户 的使用难度，提高了用户使用的专业门槛，从而限制卫星影像的使用和发展。另外，构建严 密成像几何模型所需的卫星平台和有效载荷等关键技术参数是航天大国的技术机密，因此 遥感卫星的几何处理往往采用有理函数模型（RFM)这一通用的几何模型。
[0003] RFM具体定义关系式如下：
【权利要求】
1. 一种自适应几何关系强弱的有理函数模型区域网平差方法，它包括以下步骤： 1) 读取卫星遥感影像的有理函数模型参数、归一化因子，以及连接点、控制点和检查点 的影像坐标； 2) 根据读取的有理函数模型参数、归一化因子和连接点坐标，计算每一个连接点的所 有交会角，并取每一个连接点的最大的交会角作为立体几何关系强弱的量化指标； 3) 根据每一个连接点最大交会角大小，将连接点分为第一类连接点和第二类连接点； 4) 根据连接点的最大交会角大小，算法自适应确定连接点的物方大地坐标初始值，具 体过程为： 针对第一类连接点：首先获取影像范围内的高差dh = Heightmax_Heightmin，式中的 Heightmax表不最大1?程；Heightmin表不最小1?程；然后计算因 1?差引起的最大投影差ds = dhXtan0max，当ds彡kXr时，高程初值取值为参数HEIGHT_OFF，经纬度初值用有理函数 模型和高程初值直接求解，式中的k表示精度要求；r表示影像分辨率；当ds > kXr时，利 用初始高程HEIGHT_OFF和有理函数模型参数，直接求解出初始的大地坐标，然后利用该大 地坐标经纬度在辅助数字高程模型上内插出新的高程值，比较新的高程值与原始高程的差 值，如果差值较小，则该经纬度与高程作为解算初值，如果差值较大，则利用新的高程替代 HEIGHT_OFF为初值迭代求解； 针对第二类连接点：利用有理函数模型空间前方交会的方式直接得到初始值； 5) 建立误差方程，进行区域网平差，其中： 对于控制点，其线性化误差方程为
上式中，FX表不方程在列方向的误差，Fy表不方程在行方向的误差；F x(l、Fy(l表不泰勒级 数〇次项，6(|，61，62和；^，；^，；^为仿射变换参数 ；1；[116、8&1]^16为影像行列坐标，1、7为精化 后的影像行列坐标
表示纬度、经度和高程的一阶偏导数； 6) 输出有理函数模型精化参数，完成基于RFM的区域网平差。
2. 如权利要求1所述的一种自适应几何关系强弱的有理函数模型区域网平差方法，其 特征在于：所述步骤2)中任一连接点的最大交会角的计算方法如下： ① 选取该连接点在第一张影像上的坐标（lineDsampleD ; ② 利用第一张影像的有理函数模型中的归一化参数求解该影像范围内的最大高程 Heightmax和最小高程Heightmin，求解公式如下： Height眶=HEIGHT_OFF+HEIGHT_SCALE Height- = HEIGHT_OFF-HEIGHT_SCALE ③ 根据有理函数模型的正变换，由连接点在第一张影像上影像坐标（linei，sample)、 影像的最大高程Height max、最小高程Heightmin，求解该像点在最大高程面上的大地经纟韦度 坐标（Latitude maxh, Longitudemaxh, Heightmax)和该像点在最小高程面上的大地经纟韦度坐标 (Latitudeminh, Longitudeminh, Heightmin)； ④ 将像点在最大高程面上的大地经纬度坐标（Latitudemaxh, Longitudemaxh, Heightmax) 和在最小高程面上的大地经纬度坐标（Latitudeminh, Longitudeminh, Heightmin)转换为星固 直角坐标系下的直角坐标（XmaXh，YmaXh，Z max)，（Xminh,Yminh,Zmin); ⑤ 计算影像上最大高程与最小高程对应星固直角坐标的三维矢量[Xmaxh-Xminh，Y maxh-Ymin 7 -7 ? h，乙max 乙min」^ ⑥ 选取该连接点在下一张影像上的坐标（linei, samplei),并重复步骤2)?5),直至获 得连接点在所有的影像上的最大高程与最小高程对应星固直角坐标的三维矢量； ⑦ 利用矢量夹角公式求取每两个矢量的夹角，选取最大矢量夹角θ_即最大交会角。
3.如权利要求1或2所述的一种自适应几何关系强弱的有理函数模型区域网平差方 法，其特征在于：所述步骤3)中，第一类连接点和第二类连接点的分类方法如下： ① 将各连接点按照最大交会角的大小由小到大排列； ② 从第一个连接点开始，进行空间前方交会解算，如果第一个连接点解算过程中迭代 收敛，能解算出稳定的解，则取第一个连接点的最大交会角的值作为阈值Θ i，结束计算；如 果不能收效，则对下一个连接点进行空间前方交会解算，直至找出能迭代收敛，解算正确稳 定的连接点为止，并取这个点的最大交会角的值为阈值;如果所有点都不能迭代收敛， 则取最后一个连接点的最大交会角值加上1度作为阈值Θ i ; ③ 当连接点的最大交会角值小于阈值Θ i时，该连接点分类为第一类连接点，否则分类 为第二类连接点。
【文档编号】G06F19/00GK104112078SQ201410362993
【公开日】2014年10月22日 申请日期:2014年7月28日 优先权日:2014年7月28日
【发明者】刘斌, 邸凯昌, 刘召芹, 张鼎凯, 张璐璐 申请人:中国科学院遥感与数字地球研究所