遥感影像几何与辐射一体化校正方法、装置、设备及介质与流程

本发明涉及遥感影像处理，尤其是涉及遥感影像几何与辐射一体化校正方法、装置、终端设备及计算机可读存储介质。

背景技术：

1、对于传感器所获得的原始遥感影像，由于其存在几何畸变和辐射畸变，因此需要对原始遥感影像进行几何校正和辐射校正。几何校正是改正和消除遥感影像上几何误差的工作。几何误差是指各地物的尺寸、形状、位置等几何特征与参照系统下的理论值不一致的变形。这些几何变形产生的原因多种多样，通常是由于在成像时影像材料变形、物镜的畸变、大气的折光、地表的曲率、地球的自转、地形高低起伏等引起的。几何校正可细分为绝对几何校正和相对几何校正，绝对几何校正是以地面控制点为参照，对待校正影像进行校正；相对几何校正是以同一地区已几何校正的遥感影像作为参照进行校正。辐射校正是改正和消除遥感影像上辐射误差的工作。辐射校正也可细分为绝对辐射校正和相对辐射校正，绝对辐射校正是以待校正影像上某一区域实地测量的辐射值为参照进行校正，相对辐射校正是以同一地区已辐射校正的遥感影像作为参照进行校正。

2、在现有技术中，几何校正和辐射校正通常采用分步校正的方法，高精度几何校正的像控点选取依赖于人工刺点方式，点位选取精度依赖于人工经验，校正效率低且校正精度无法保证，而辐射校正通常采用匀光技术，仅满足了视觉上的色彩一致而难以反映地表真实辐射信息，校正精度低。

技术实现思路

1、本发明提供一种遥感影像几何与辐射一体化校正方法、装置、设备及介质，通过利用已经过几何校正和辐射校正的历史正射影像构建像控点数据库，并结合sift特征匹配法将各目标像控点所对应的点位索引影像与各对应点位索引影像进行匹配，获得像控点同名像点对集和非像控点同名像点对集，从而实现遥感影像几何与辐射一体化的自动化校正，无需依赖于人工刺点，提高了校正效率与校正精度，此外，基于非像控点同名像点对集，利用不变目标法和最小二乘线性回归法解算获得辐射校正参数以用于辐射校正，能够反映地表真实辐射信息，显著提高了校正精度。

2、为了解决上述技术问题，本发明实施例第一方面提供一种遥感影像几何与辐射一体化校正方法，包括如下步骤：

3、基于预设的测区范围内的若干像控点以及已经过几何校正和辐射校正的历史正射影像，对所述历史正射影像进行裁剪，获得若干以所述像控点为中心的点位索引影像，并根据若干所述像控点和所述点位索引影像构建像控点数据库；

4、根据待校正遥感影像所对应的地理范围，在所述像控点数据库中获取位于所述地理范围内的若干目标像控点，并获取各目标像控点在所述待校正遥感影像中的对应点位索引影像；

5、利用sift特征匹配法将各目标像控点所对应的点位索引影像与各对应点位索引影像进行匹配，获得像控点同名像点对集和非像控点同名像点对集；

6、基于所述像控点同名像点对集，利用预设的有理函数模型解算获得几何校正参数；

7、基于所述非像控点同名像点对集，利用不变目标法和最小二乘线性回归法解算获得辐射校正参数；

8、根据所述几何校正参数和所述辐射校正参数，分别利用预设的几何校正模型和辐射校正模型依次对所述待校正遥感影像进行几何校正与辐射校正，获得目标校正遥感影像。

9、作为优选方案，所述获取各目标像控点在所述待校正遥感影像中的对应点位索引影像，具体包括如下步骤：

10、获取各目标像控点在所述待校正遥感影像中的位置信息，并根据各目标像控点所对应的所述位置信息，确定不处于所述待校正遥感影像的背景区域的若干候选像控点；

11、根据各候选像控点所对应的点位索引影像的宽度、高度及分辨率、所述待校正遥感影像的分辨率、预设的影像宽度补偿值和影像高度补偿值，获取各候选像控点在所述待校正遥感影像中的对应点位索引影像；其中，任意一个候选像控点的对应点位索引影像所对应的地理范围大于或等于所述任意一个候选像控点的点位索引影像所对应的地理范围；

12、则，所述利用sift特征匹配法将各目标像控点所对应的点位索引影像与各对应点位索引影像进行匹配，获得像控点同名像点对集和非像控点同名像点对集，具体为：

13、利用sift特征匹配法将各候选像控点所对应的点位索引影像与各对应点位索引影像进行匹配，获得像控点同名像点对集和非像控点同名像点对集。

14、作为优选方案，所述方法在获取各候选像控点在所述待校正遥感影像中的对应点位索引影像后，还包括如下步骤：

15、判断各候选像控点所对应的点位索引影像的分辨率与所述待校正影像的分辨率之间的差值是否大于预设分辨率差值；

16、当任意一个候选像控点所对应的点位索引影像的分辨率与所述待校正影像的分辨率之间的差值大于所述预设分辨率差值时，对所述任意一个候选像控点所对应的点位索引影像进行重采样，以使所述任意一个候选像控点所对应的点位索引影像的分辨率与所述待校正影像的分辨率相同；

17、当各候选像控点所对应的点位索引影像的分辨率与所述待校正影像的分辨率之间的差值均小于或等于所述预设分辨率差值时，对各候选像控点的对应点位索引影像进行直方图规定化，以使任意一个候选像控点的对应点位索引影像的灰度分布与所述任意一个候选像控点的点位索引影像的灰度分布一致。

18、作为优选方案，所述利用sift特征匹配法将各候选像控点所对应的点位索引影像与各对应点位索引影像进行匹配，获得像控点同名像点对集和非像控点同名像点对集，具体包括如下步骤：

19、利用sift特征匹配法将各候选像控点所对应的点位索引影像与各对应点位索引影像进行匹配，获得每个候选像控点所对应的点位索引影像与对应点位索引影像之间的若干匹配点对；

20、根据每个候选像控点所对应的点位索引影像与对应点位索引影像之间的若干匹配点对，利用ransac算法计算每个候选像控点所对应的点位索引影像与对应点位索引影像之间的单应矩阵，根据所述单应矩阵对所述若干匹配点对中的错误匹配点对进行剔除，获得若干候选匹配点对并基于所述若干候选匹配点计算目标单应矩阵；

21、将每个候选像控点所对应的点位索引影像与对应点位索引影像之间的若干候选匹配点对进行分组，获得像控点匹配点对组和非像控点匹配点对组；

22、判断所述像控点匹配点对组的像控点匹配点对数量是否小于预设数量；

23、当所述像控点匹配点对数量不小于所述预设数量时，基于所述目标单应矩阵计算每个候选像控点在所述待校正遥感影像中的同名像点像坐标；

24、当所述像控点匹配点对数量小于所述预设数量时，基于地理坐标约束匹配策略对每个候选像控点所对应的点位索引影像与对应点位索引影像进行重新匹配，获得每个候选像控点所对应的点位索引影像与对应点位索引影像之间的若干正确匹配点对，重新利用ransac算法计算每个候选像控点所对应的点位索引影像与对应点位索引影像之间的新单应矩阵，根据所述新单应矩阵对所述若干正确匹配点对中的错误匹配点对进行剔除，获得若干新候选匹配点并基于所述若干新候选匹配点计算新目标单应矩阵，基于所述新目标单应矩阵计算每个候选像控点在所述待校正遥感影像中的同名像点像坐标；

25、根据每个候选像控点在所述待校正遥感影像中的同名像点像坐标，获得所述像控点同名像点对集，根据所述非像控点匹配点对组中的若干非像控点匹配点对，获得所述非像控点同名像点对集。

26、作为优选方案，所述基于地理坐标约束匹配策略对每个候选像控点所对应的点位索引影像与对应点位索引影像进行重新匹配，获得每个候选像控点所对应的点位索引影像与对应点位索引影像之间的若干正确匹配点对，具体包括如下步骤：

27、根据每个候选像点所对应的点位索引影像的sift特征向量与对应点位索引影像的sift特征向量之间的相似性，确定所述点位索引影像中各sift特征点在所述对应点位索引影像中的第一相似像点和第二相似像点；

28、获取每个候选像点所对应的点位索引影像中各sift特征点的经纬度值，利用7参数对各sift特征点的经纬度值进行坐标转换，确定各sift特征点在所述对应点位索引影像中的对应像点；

29、判断各sift特征点所对应的所述第一相似像点、所述第二相似像点与所述对应像点之间的相距距离是否小于预设距离阈值；

30、当任意一个sift特征点所对应的所述第一相似像点与所述对应像点之间的相距距离小于所述预设距离阈值时，判定所述任意一个sift特征点与所述第一相似像点为所述正确匹配点对，当任意一个sift特征点所对应的所述第二相似像点与所述对应像点之间的相距距离小于所述预设距离阈值时，判定所述任意一个sift特征点与所述第二相似像点为所述正确匹配点对，直至确定所有sift特征点所对应的正确匹配点，并根据所有sift特征点所对应的正确匹配点，获得每个候选像控点所对应的点位索引影像与对应点位索引影像之间的若干正确匹配点对。

31、作为优选方案，所述方法在获取每个候选像控点在所述待校正遥感影像中的同名像点像坐标后，还包括如下步骤：

32、利用单点最小二乘算法对所述非像控点匹配点对组中各非像控点匹配点的像坐标以及每个候选像控点在所述待校正遥感影像中的同名像点像坐标进行优化，获得所述非像控点匹配点对组中各非像控点匹配点的优化像坐标以及每个候选像控点在所述待校正遥感影像中的优化同名像点像坐标；

33、则，所述根据每个候选像控点在所述待校正遥感影像中的同名像点像坐标，获得所述像控点同名像点对集，根据所述非像控点匹配点对组中的若干非像控点匹配点对，获得所述非像控点同名像点对集，具体为：

34、根据每个候选像控点在所述待校正遥感影像中的优化同名像点像坐标，获得所述像控点同名像点对集，根据所述非像控点匹配点对组中的若干非像控点匹配点以及各非像控点匹配点的优化像坐标，获得所述非像控点同名像点对集。

35、作为优选方案，所述根据所述几何校正参数和所述辐射校正参数，分别利用预设的几何校正模型和辐射校正模型依次对所述待校正遥感影像进行几何校正与辐射校正，获得目标校正遥感影像，具体包括如下步骤：

36、根据所述几何校正参数，利用所述几何校正模型对所述待校正遥感影像中的任意一个像元进行地理坐标变换，获得几何校正后的遥感影像；

37、利用双线性插值法对所述几何校正后的遥感影像进行重采样，获得重采样后的遥感影像；

38、根据所述辐射校正参数，利用所述辐射校正模型对所述重采样后的遥感影像中任意一个像元的各通道辐射向量进行辐射值变换，获得所述目标校正遥感影像。

39、本发明实施例第二方面提供一种遥感影像几何与辐射一体化校正装置，包括：

40、像控点数据库构建模块，用于基于预设的测区范围内的若干像控点以及已经过几何校正和辐射校正的历史正射影像，对所述历史正射影像进行裁剪，获得若干以所述像控点为中心的点位索引影像，并根据若干所述像控点和所述点位索引影像构建像控点数据库；

41、对应点位索引影像获取模块，用于根据待校正遥感影像所对应的地理范围，在所述像控点数据库中获取位于所述地理范围内的若干目标像控点，并获取各目标像控点在所述待校正遥感影像中的对应点位索引影像；

42、影像匹配模块，用于利用sift特征匹配法将各目标像控点所对应的点位索引影像与各对应点位索引影像进行匹配，获得像控点同名像点对集和非像控点同名像点对集；

43、几何校正参数获取模块，用于基于所述像控点同名像点对集，利用预设的有理函数模型解算获得几何校正参数；

44、辐射校正参数获取模块，用于基于所述非像控点同名像点对集，利用不变目标法和最小二乘线性回归法解算获得辐射校正参数；

45、影像校正模块，用于根据所述几何校正参数和所述辐射校正参数，分别利用预设的几何校正模型和辐射校正模型依次对所述待校正遥感影像进行几何校正与辐射校正，获得目标校正遥感影像。

46、本发明实施例第三方面提供一种终端设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如第一方面任一项所述的遥感影像几何与辐射一体化校正方法。

47、本发明实施例第四方面提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质包括存储的计算机程序，其中，在所述计算机程序运行时控制所述计算机可读存储介质所在设备执行如第一方面任一项所述的遥感影像几何与辐射一体化校正方法。

48、相比于现有技术，本发明实施例的有益效果在于，通过利用已经过几何校正和辐射校正的历史正射影像构建像控点数据库，并结合sift特征匹配法将各目标像控点所对应的点位索引影像与各对应点位索引影像进行匹配，获得像控点同名像点对集和非像控点同名像点对集，从而实现遥感影像几何与辐射一体化的自动化校正，无需依赖于人工刺点，提高了校正效率与校正精度，此外，基于非像控点同名像点对集，利用不变目标法和最小二乘线性回归法解算获得辐射校正参数以用于辐射校正，能够反映地表真实辐射信息，显著提高了校正精度。