1.本发明属于卫星影像处理领域，尤其涉及一种用于分布式架构的线阵卫星影像核线纠正方法及系统。
背景技术：
2.线阵推扫式成像传感器已成为当前高分辨率遥感卫星的重要载荷，其在目标定位和立体测图方面表现突出。线阵推扫式卫星影像每一行影像均有其自身投影中心与方位元素，因此，与框幅式中心投影影像不同，线阵推扫式遥感影像不具备严格的核线定义。
3.目前关于线阵推扫式遥感影像的核线模型，理论上最为严密的是基于成像几何关系的投影轨迹法，其像幅范围内核线是类似双曲线的曲线，小范围内可近似直线，多采用近似直线拟合实现核线影像重采样。因此目前高分辨率线阵卫星影像核线纠正面临的主要问题为：(1)基于投影轨迹法拟合生成的核线中心精度，越往边缘精度递减，造成核线影像内部精度不一致；(2)随着卫星影像分辨率越来越高，处理的数据量增加，核线纠正效率显著降低，无法充分利用集群优势，突破处理速度瓶颈。
技术实现要素：
4.本发明旨在解决上述问题，提供一种用于分布式架构的线阵卫星影像核线纠正方法及系统。
5.第一方面，本发明提供一种用于分布式架构的线阵卫星影像核线纠正方法，获取双线阵立体像对卫星影像，将后视影像作为左影像，前视影像作为右影像；将卫星影像分割为固定格网大小的分块影像；然后记录每个分块影像左上角点坐标在原始影像的坐标位置(orix,oriy)，无需对rpc参数文件进行分块，不破坏输入立体像对的有理函数模型；解算分块影像像对的基础矩阵及核点坐标；最后通过核线重采样生成核线影像。
6.进一步，本发明所述用于分布式架构的线阵卫星影像核线纠正方法，空间中一物点a在左右两幅影像中的像点分别为am(xm,ym)和an(xn,yn)，所述分块影像像对的基础矩阵对应的核线几何关系为：式中是基础矩阵，基础矩阵表达的是立体像对中像点之间所对应的核线几何关系；秩为2，fi(i＝1，2
…
9)是基础矩阵的9个元素，点am(xm,ym)，an(xn,yn)在各自像素坐标系中的齐次坐标分别为am＝[x
m y
m 1]
t
和an＝[x
n y
n 1]
t
，其中；xmxnf1+xmxnf4+xnf7+xmynf2+ymynf5+ynf8+xnf8+ynf6+f9＝0
ꢀꢀ
2)令2)中：u＝[xmx
n xmx
n x
n xmy
n ymy
n ynx
m x
n y
n 1]，f＝[f
1 f
2 f
3 f
4 f
5 f
6 f
7 f
8 f9]
t
，可将式2)改写成线性方程：uf＝0
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
3)
指定分块影像平均高程h
mean
，按照步长将左影像中心位置像点(x
pi
,y
pi
)通过左影像rpc反算投影到平均高程面h
mean
高程面上得到地面点p1，接着将这个物方三维点利用右影像rpc正算到右影像上去，得到右片像点(x
qi
,y
qi
)，因此可以获取同名坐标点集，可以获取n个线性方程组：unf＝0n×1ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
4)利用黄金标准算法结算基础矩阵。
[0007]
进一步，本发明所述用于分布式架构的线阵卫星影像核线纠正方法，所述核点坐标的结算过程为：任取左影像上一点(x
bi
,y
bi
)，通过基础矩阵可以确定该点在右像上对应的核线；通过左影像核点坐标确定该点在左影像上的核线方程表示为：左影像对应的右影像中核线方程式可表示为：
[0008]
进一步，本发明所述用于分布式架构的线阵卫星影像核线纠正方法，所述核线重采样利用式5)和式6)建立左右分块影像对应的每条核线之间的映射关系，按照三次卷积法将左右分块影像重采样生成核线影像。
[0009]
进一步，本发明所述用于分布式架构的线阵卫星影像核线纠正方法，所述固定格网大小的分块影像的宽高均为3000个像素。
[0010]
进一步，本发明所述用于分布式架构的线阵卫星影像核线纠正方法，包括一个主进程和若干个子进程；前述获取双线阵立体像对卫星影像，将后视影像作为左影像，前视影像作为右影像；将卫星影像分割为固定格网大小的分块影像由主进程完成；前述记录每个分块影像左上角点坐标在原始影像的坐标位置(orix,oriy)；解算分块影像像对的基础矩阵及核点坐标；最后通过核线重采样生成核线影像由若干子进程同步完成。
[0011]
第二方面，本发明提供一种用于分布式架构的线阵卫星影像核线纠正系统，包括图像获取模块、分块模块、解算模块和核线影像生成模块；其中，所述图像获取模块，用于获取双线阵立体像对卫星影像，将后视影像作为左影像，前视影像作为右影像；所述分块模块，用于将卫星影像分割为固定格网大小的分块影像；所述解算模块，用于记录每个分块影像左上角点坐标在原始影像的坐标位置(orix,oriy)；解算分块影像像对的基础矩阵及核点坐标；所述核线影像生成模块，用于通过核线重采样生成核线影像。
[0012]
进一步，本发明所述用于分布式架构的线阵卫星影像核线纠正系统，所述固定格网大小的分块影像的宽高均为3000个像素。
[0013]
第三方面，本发明提供一种用于分布式架构的线阵卫星影像核线纠正装置，包括相电连接的处理器和存储器；所述存储器用于存储计算机程序；所述处理器执行前述计算机程序时，可实现前述第一方面所述的用于分布式架构的线阵卫星影像核线纠正方法。
[0014]
第四方面，本发明提供一种计算机可读存储介质，所述存储介质上存储有计算机程序；所述计算机程序被执行时，可实现前述第一方面所述的用于分布式架构的线阵卫星影像核线纠正方法。
[0015]
本发明所述用于分布式架构的线阵卫星影像核线纠正方法及系统，通过影像分块逐区域纠正降低核线纠正误差，利用物方投影基准面重采样生成分辨率一致核线影像对，消除上下视差；本发明所述核线纠正方法通过局部逐区域的纠正，很好的顾及了核线方向的变化，具有较好的鲁棒性和适用性。
附图说明
[0016]
图1为本发明实施例所述用于分布式架构的线阵卫星影像核线纠正方法流程示意图；图2为本发明实施例所述openmpi的多进程并行处理流程示意图；图3为本发明实施例所述核线影像图生成效果图；图4为本发明实施例所述用于分布式架构的线阵卫星影像核线纠正系统结构示意图。
具体实施方式
[0017]
下面通过附图及实施例对本发明所述用于分布式架构的线阵卫星影像核线纠正方法及系统进行详细说明。实施例一
[0018]
本公开实施例将“高分七号”双线阵立体像对作为输入；高分七号搭载双线阵相机，前视相机倾角+26度，后视相机倾角-5度。全色影像地面分辨率优于0.8米。与卫星的飞行高度相比，拍摄地形的高度差异较小，其中天绘一号卫星轨道高度为500km，资源三号轨道高度为505.894km。传感器的角视场很窄，相对于一个完整的天绘三线阵或资源三号卫星图像，它小于2
°
，如果仅考虑一个小的图块，它就会少得多。
[0019]
从高分七号获取双线阵立体像对卫星影像，将后视影像作为左影像，前视影像作为右影像；将卫星影像分割为固定格网大小的分块影像；然后记录每个分块影像左上角点坐标在原始影像的坐标位置(orix,oriy)，无需对rpc参数文件进行分块，不破坏输入立体像对的有理函数模型；解算分块影像像对的基础矩阵及核点坐标；最后通过核线重采样生成核线影像。
[0020]
在本公开实施例中，记录每个分块影像左上角点坐标在原始影像的坐标位置(orix,oriy)；解算分块影像像对的基础矩阵及核点坐标；最后通过核线重采样生成核线影像通过基于openmpi的多进程并行处理，如图1、图2所示，包括如下具体步骤：步骤1)、输入“高分七号”1b级的双线阵立体像对，将后影像作为立体像对的左影像，将前影像作为右影像；步骤2)、主进程根据输入影像宽高将输入的左、右影像分别进行“收边处理”，使之能够被3000整除，按照3000*3000进行分块处理，得到n块子左影像和n块子右影像；记录分块左影像和右影像的起始点像坐标和分块宽高，表示为blockxi,blockyi,blockwi,blockhi；步骤3)、主进程将分块任务订单分发给多个子进程；步骤4)、子进程根据输入分块前视、后视图像，指定分块影像高程范围h
mean
，通过有理函数模型正算、反算获取分块前视、后视影像的四角点及中心点像点坐标集；
步骤5)、子进程根据分块影像同名像点坐标集信息构建基础矩阵f；使用黄金标准算法直接解算基础矩阵,通过确定核点坐标完成立体像对间的快速映射,利用三次卷积法进行核线重采样,完成核线校正；步骤6)、子进程对分块生产的左右核线影像进行密集匹配，生成视差图；步骤7)、子进程根据基础矩阵f确定的核线坐标立体像对映射关系，以及有理函数模型参数rpc进行前方交会，获取分块影像的三维点云文件；步骤8)、主进程按照地理坐标合并分块点云文件，生成初始数字表面模型(dsm)文件；步骤9)、通过反距离插值等算法输入规则格网的数字表面模型(dsm)文件。
[0021]
通过本实施例所述用于分布式架构的线阵卫星影像核线纠正方法生成的核线，不仅能够获得于零级别上下视差的核线产品，而且能够很好的保证左右视差与高程的线性比例关系，有利于前方交会时做深度估计；同时，本实施例所述方法是一种通用的核线影像生成方法，不仅适用于同源立体像对，还适用于异源立体像对，具有较强的适用性。
[0022]
如图3所示，为通过本实施例所述用于分布式架构的线阵卫星影像核线纠正方法生成的核线影像图，左侧为获得的双线阵立体像对，中间为针对分块影像进行的多子进程同步处理过程,获取分块核线影像及分块点云图，右侧是最终获得的高精度数字表面模型影像图3。实施例二
[0023]
本实施例公开一种用于分布式架构的线阵卫星影像核线纠正系统，如图4所示，包括图像获取模块、分块模块、解算模块和核线影像生成模块；其中，所述图像获取模块，用于获取双线阵立体像对卫星影像，将后视影像作为左影像，前视影像作为右影像；所述分块模块，用于将卫星影像分割为固定格网大小的分块影像；所述解算模块，用于记录每个分块影像左上角点坐标在原始影像的坐标位置(orix,oriy)；解算分块影像像对的基础矩阵及核点坐标；所述核线影像生成模块，用于通过核线重采样生成核线影像。
[0024]
在本公开实施例中，所述用于分布式架构的线阵卫星影像核线纠正系统，所述固定格网大小的分块影像的宽高均为3000个像素。实施例三
[0025]
本公开实施例公开一种用于分布式架构的线阵卫星影像核线纠正装置，包括相电连接的处理器和存储器；所述存储器用于存储计算机程序；所述处理器执行前述计算机程序时，可实现前述实施例一所述的用于分布式架构的线阵卫星影像核线纠正方法，具体纠正方法步骤与前述实施例一相同，在此不再赘述。实施例四
[0026]
本公开实施例公开一种计算机可读存储介质，所述存储介质上存储有计算机程序；所述计算机程序被执行时，可实现前述实施例一所述的用于分布式架构的线阵卫星影像核线纠正方法，具体纠正方法步骤与前述实施例一相同，在此不再赘述。
[0027]
本技术实施例所述计算机可以是通用计算机、专用计算机、计算机网络、或者其他可编程装置。所述计算机指令可以存储在计算机可读存储介质中，或者从一个计算机可读存储介质向另一个计算机可读存储介质传输。所述计算机可读存储介质可以是计算机能够
读取的任何可用介质或者是包含一个或多个可用介质集成的服务器、数据中心等数据存储设备。所述可用介质可以是磁性介质，(例如，软盘、硬盘、磁带)、光介质(例如，数字通用光盘(dvd))或者半导体介质(例如，固态硬盘(ssd))等。计算机存储代码所形成软件可以位于随机存储器，闪存、只读存储器，可编程只读存储器或者电可擦写可编程存储器、寄存器等本领域成熟的存储介质中。
[0028]
在本技术各实施例中的各功能模块可以集成在一个处理单元或模块中，也可以是各个模块单独物理存在，也可以两个或两个以上模块集成在一个单元或模块中。在上述实施例中，可以全部或部分地通过软件、硬件、固件或者其任意组合来实现。当使用软件实现时，可以全部或部分地以计算机程序产品的形式实现。所述计算机程序产品包括一个或多个计算机指令。在计算机上加载和执行所述计算机程序指令时，全部或部分地产生实现本技术实施例所述的流程或功能。
[0029]
以上所述，仅为本技术的具体实施方式，但本技术的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本技术揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本技术的保护范围之内。因此，本技术的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。