技术领域本发明属于遥感影像处理领域，涉及一种超大规模光学卫星影像区域网局部连接关系的构建技术方案。
背景技术：
对于包含万景影像以上的超大规模区域网，网内部的影像之间的拓扑关系错综复杂，为了能够进行区域网的平差解算，首先需要构建区域网内影像之间的连接关系即在影像间匹配同名像点使得影像之间产生连结，因此，可以说连接点匹配是进行超大规模光学卫星影像区域网平差的前提，连接点匹配的方法有很多，比较主流的有最小二乘影像匹配和基于SIFT算子的影像匹配，最小二乘影像匹配是一种基于灰度的子像素级影像匹配方法，SIFT算子是一种基于尺度空间的、对图像缩放、旋转及仿射变换保持不变的图像局部特征算子，相较于最小二乘的匹配方法，SIFT匹配具有高速性，且稳定性更高，更加适合于大数据量的匹配。超大规模区域网内影像之间的关系复杂，因此匹配需要一定的匹配策略。单线程逐像片匹配不能充分利用计算资源，且严重影像匹配效率，再者重叠影像之间只重叠部分影像区域，若匹配时在整张影像上提取特征会产生大量的冗余计算，同样影响影像匹配效率。
技术实现要素：
本发明所要解决的问题是，针对超大规模光学卫星影像区域网平差，提出一种基于几何拓扑关系的超大规模光学卫星影像区域网局部连接关系的构建技术方案。本发明的技术方案提供一种超大规模区域网局部连接关系的构建方法，采用多线程并行处理的匹配策略，每个线程处理一张影像，找到与其重叠影像并进行匹配，多个线程同时并行处理，实现方式为在每个处理节点分别进行以下步骤，步骤1，选取一张影像为主片；步骤2，对于主片，根据影像四个角点的像点坐标，利用影像RPC参数计算地面覆盖范围，得到影像四个角点相应的地面点坐标；步骤3，根据主片的地面覆盖范围找到与其重叠的影像，实现方式为，判断主片的四个角点相应的地面点是否在其他影像的地面范围内，若有一个以上在影像范围内则影像相交，若四个都不在则两张影像不相交；步骤4，计算地面重叠区域，反算影像重叠区域，根据RPC及地面覆盖范围反算重叠区域在每景影像上的位置；找到影像重叠区域四个角点的物方坐标，然后利用RPC参数反算出相应的像方点的坐标，反算公式如下，x=Σα=03Σβ=03Σγ=03SnαβγUaVβWγΣα=03Σβ=03Σγ=03SdαβγUaVβWγy=Σα=03Σβ=03Σγ=03LnαβγUaVβWγΣα=03Σβ=03Σγ=03LdαβγUaVβWγ]]>式中，Snαβγ,SdαβγLnαβγ,Ldαβγ表示有理多项式系数，(Uα,Vβ,Wγ)和(x,y)分别表示正则化的地面点大地坐标和像点坐标；步骤5，进行基于SIFT特征的影像匹配。而且，设(U,V,W)和(x,y)分别表示正则化的地面点大地坐标和像点坐标，与非正则化的地面点大地坐标(Lat,Lon,Height)和像点坐标(s,l)之间的关系如下，V=Lat-LAT_OFFLAT_SCALEU=Lon-LON_OFFLON_SCALEW=Height-H_OFFH_SCALEy=s-S_OFFs_SCALEx=l-L_OFFl_SCALE]]>式中，LAT_OFF、LAT_SCALE、LON_OFF、LON_SCALE、H_OFF和H_SCALE为地面坐标的正则化参数；S_OFF、S_SCALE、L_OFF和L_SCALE为影像坐标的正则化参数。本发明相应提供一种超大规模区域网局部连接关系的构建系统，用于采用多线程并行处理的匹配策略，每个线程处理一张影像，找到与其重叠影像并进行匹配，多个线程同时并行处理，实现方式为在每个处理节点分别建立以下模块，第一模块，用于选取一张影像为主片；第二模块，用于对于主片，根据影像四个角点的像点坐标，利用影像RPC参数计算地面覆盖范围，得到影像四个角点相应的地面点坐标；第三模块，用于根据主片的地面覆盖范围找到与其重叠的影像，实现方式为，判断主片的四个角点相应的地面点是否在其他影像的地面范围内，若有一个以上在影像范围内则影像相交，若四个都不在则两张影像不相交；第四模块，用于计算地面重叠区域，反算影像重叠区域，根据RPC及地面覆盖范围反算重叠区域在每景影像上的位置；找到影像重叠区域四个角点的物方坐标，然后利用RPC参数反算出相应的像方点的坐标，反算公式如下，x=Σα=03Σβ=03Σγ=03SnαβγUaVβWγΣα=03Σβ=03Σγ=03SdαβγUaVβWγy=Σα=03Σβ=03Σγ=03LnαβγUaVβWγΣα=03Σβ=03Σγ=03LdαβγUaVβWγ]]>式中，Snαβγ,SdαβγLnαβγ,Ldαβγ表示有理多项式系数，(Uα,Vβ,Wγ)和(x,y)分别表示正则化的地面点大地坐标和像点坐标；第五模块，用于进行基于SIFT特征的影像匹配。而且，设(U,V,W)和(x,y)分别表示正则化的地面点大地坐标和像点坐标，与非正则化的地面点大地坐标(Lat,Lon,Height)和像点坐标(s,l)之间的关系如下，V=Lat-LAT_OFFLAT_SCALEU=Lon-LON_OFFLON_SCALEW=Height-H_OFFH_SCALEy=s-S_OFFs_SCALEx=l-L_OFFl_SCALE]]>式中，LAT_OFF、LAT_SCALE、LON_OFF、LON_SCALE、H_OFF和H_SCALE为地面坐标的正则化参数；S_OFF、S_SCALE、L_OFF和L_SCALE为影像坐标的正则化参数。本发明的优点在于：1.在影像匹配的过程中充分利用参数信息，利用RPC正反变换找到相交的影像并解算出相交影像的重叠区域，再在重叠区域内进行影像的匹配，从而减少冗余计算，减小特征提取与搜索范围，显著提高匹配效率；2.采用多线程并行处理的匹配策略，每个并行处理节点以一张影像为主片进行连接点匹配，构建区域网的局部连接关系，并行处理完所有影像时，则整个区域分的局部连接关系建立完成。实践表明该技术方案可行、有效，平差解算结果稳定、可靠。附图说明图1为本发明实施例的流程示意图。图2为本发明实施例的正投法迭代解算流程图。图3为本发明实施例的地面覆盖范围示意图。具体实施方式以下结合附图和实施例详细说明本发明具体实施方式。为了能够满足超大规模光学卫星影像区域网平差对于连接点匹配的性能要求，本发明采用多线程并行处理的匹配策略，每个处理节点以一张影像为主片，匹配主片与其它像片之间的同名像点，每个处理节点的匹配策略为：利用区域网内影像之间的几何拓扑关系得到与主片相交的影像，通过计算影像覆盖范围得到影像的重叠区域，在匹配时首先在主片上提取特征点，然后计算特征点对应的物方坐标，再计算该物方坐标在重叠影像上的像点坐标，判断该点是否在重叠区域内，若在重叠区域内，则以该点为中心开窗口进行匹配，若不在，则说明该点不是这对影像间的同名点，在所有主片与相交影像组成的影像对之间采用上述方法进行匹配即可建立起区域网的连接关系。参见图1，实施例待匹配影像序列有影像N张，设可并行提供n个线程，则同时可处理n张影像，采用线程1处理影像1、采用线程2处理影像2、…采用线程n处理影像n。每个处理节点的流程可以分为四个步骤，每个步骤实施的具体方法、公式以及流程如下：1.在当前节点选取一张影像为主片，主片选取采用逐像片选取的方式，要求连接点匹配结束时每张像片都需要做一次主片。2.利用主片影像RPC参数计算地面覆盖范围，得到影像四个角点相应的地面点坐标。根据影像四个角点的像点坐标，利用RPC正算得到相应的地面坐标，基于泰勒公式以及初值(L0,B0,H0)迭代解算大地坐标(L,B,H)，可根据迭代求解的(L,B)，通过DEM得到H，以(L,B,H)重复上面步骤，直至前后两次的(L,B)小于限差为止。最后，由上述解算的大地坐标(L,B,H)。具体流程如图2：a.给定初值(L0,B0,H0)；b.进行泰勒展开，迭代解得(L1,B1,H1)；c.判断(L1,B1)与(L0,B0)是否小于限差，是则结束，否则令L0＝L1,B0＝B1，然后返回a。3.根据地面范围查找相交影像：对于主片影像，根据其地面覆盖范围找到与其有重叠(即相交)的影像。查找原则为：通过判断该影像的四个角点相应的地面点是否在其他影像的地面范围内，若有一个或者以上在影像范围内则影像相交，若四个都不在则两张影像不相交，判断方法如下：如图3所示主片影像在地面覆盖范围为四边形ABCD，根据四个点的平面坐标可计算出四个边的方程如式(1)：V1=f1(U)V2=f2(U)V3=f3(U)V4=f4(U)---(1)]]>则对于ABCD内一点p(U,V,W)需要满足式(2)：V1=f1(U)<0V2=f2(U)>0V3=f3(U)<0V4=f4(U)>0---(2)]]>4.计算地面重叠区域，反算影像重叠区域：可根据RPC及地面覆盖范围反算重叠区域在主片及其各相交影像上的位置。找到影像重叠区域四个角点的物方坐标，然后利用RPC参数反算出相应的像方点的坐标，RPC反算公式如下：x=Σα=03Σβ=03Σγ=03SnαβγUaVβWγΣα=03Σβ=03Σγ=03SdαβγUaVβWγy=Σα=03Σβ=03Σγ=03LnαβγUaVβWγΣα=03Σβ=03Σγ=03LdαβγUaVβWγ---(3)]]>式中，Snαβγ,SdαβγLnαβγ,Ldαβγ表示有理多项式系数(rationalpolynomialcoefficients,RPC)，(Uα,Vβ,Wγ)可简化记为(U,V,W)，(U,V,W)和(x,y)分别表示正则化的地面点大地坐标和像点坐标，它们与非正则化的地面点大地坐标(Lat,Lon,Height)和像点坐标(s,l)之间的关系如公式(4)，其中，LAT_OFF、LAT_SCALE、LON_OFF、LON_SCALE、H_OFF和H_SCALE为地面坐标的正则化参数；S_OFF、S_SCALE、L_OFF和L_SCALE为影像坐标的正则化参数。V=Lat-LAT_OFFLAT_SCALEU=Lon-LON_OFFLON_SCALEW=Height-H_OFFH_SCALEy=s-S_OFFs_SCALEx=l-L_OFFl_SCALE---(4)]]>5.在重叠区域提取SIFT特征，根据特征进行匹配：基于SIFT特征的影像匹配，匹配的策略为，首先在主片上提取SIFT特征点，SIFT特征点提取主要包括：1)尺度空间的极值探测；2)关键点的精确定位；3)确定关键点的主方向；4)关键点的描述，具体做法为现有计算，本发明不予赘述；特征点提取完成后根据主片RPC参数计算特征点的物方坐标，然后在根据相交影像的RPC计算该点在相交影像上的像点坐标，在判断该点是否在重叠区域内，判断方法同步骤3，若在区域内则根据该像点开适当大小的窗口进行SIFT特征的匹配，若不在则说明该点不是同名点，则处理下一特征点，直到所有特征点，所有相交影像都匹配完，则一个处理节点的局部网连接关系建立完成。具体实施时，本发明所提供方法可基于软件技术实现自动运行流程，也可采用模块化方式实现相应系统。本发明相应提供一种超大规模区域网局部连接关系的构建系统，用于采用多线程并行处理的匹配策略，每个线程处理一张影像，找到与其重叠影像并进行匹配，多个线程同时并行处理，实现方式为在每个处理节点分别建立以下模块，第一模块，用于选取一张影像为主片；第二模块，用于对于主片，根据影像四个角点的像点坐标，利用影像RPC参数计算地面覆盖范围，得到影像四个角点相应的地面点坐标；第三模块，用于根据主片的地面覆盖范围找到与其重叠的影像，实现方式为，判断主片的四个角点相应的地面点是否在其他影像的地面范围内，若有一个以上在影像范围内则影像相交，若四个都不在则两张影像不相交；第四模块，用于计算地面重叠区域，反算影像重叠区域，根据RPC及地面覆盖范围反算重叠区域在每景影像上的位置；找到影像重叠区域四个角点的物方坐标，然后利用RPC参数反算出相应的像方点的坐标，反算公式如下，x=Σα=03Σβ=03Σγ=03SnαβγUaVβWγΣα=03Σβ=03Σγ=03SdαβγUaVβWγy=Σα=03Σβ=03Σγ=03LnαβγUaVβWγΣα=03Σβ=03Σγ=03LdαβγUaVβWγ]]>式中，Snαβγ,SdαβγLnαβγ,Ldαβγ表示有理多项式系数，(Uα,Vβ,Wγ)和(x,y)分别表示正则化的地面点大地坐标和像点坐标；第五模块，用于进行基于SIFT特征的影像匹配。各模块具体实现可参见相应步骤，本发明不予赘述。本文中所描述的具体实施仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。