利用激光测高数据辅助提升遥感立体影像几何精度的方法与流程

技术特征：
1.一种利用激光测高数据辅助提升遥感立体影像几何精度的方法，其特征在于，包括以下步骤：s1，根据卫星下传的姿态、轨道数据，利用实验室标定的几何成像模型内外参数，构建立体影像几何成像模型；s2，基于高分七号激光测高点的物方坐标、足印影像和激光测高点足印影像像点坐标，以及步骤s1构建的几何成像模型，经过影像匹配，获取激光测高点在立体影像上的像点坐标；s3，对立体影像进行连接点匹配，获取分布均匀、数量足够的连接点，连接点的物方坐标由步骤s1建立的几何成像模型前方交会获得；s4，根据连接点的像方坐标和物方坐标，分别对几何成像模型内外参数以及连接点物方平面坐标和高程坐标求偏导，构建连接点误差方程；s5，根据激光测高点的像方坐标和物方坐标，分别对几何成像模型内外参数以及激光测高点物方平面坐标求偏导，构建激光测高点误差方程；s6，根据最小二乘原理，对步骤s4和s5构建的误差方程进行法化，构建法方程，求解几何成像模型内外参数和连接点、激光测高点物方坐标改正数；s7，根据步骤s6求得的改正数更新几何成像模型内外参数和连接点物方坐标以及激光测高点物方平面坐标，继续步骤s4
‑
s6，直至迭代结束，得到最终几何成像模型内外参数；s8，根据新求解的几何成像模型内外参数更新立体影像几何成像模型，提升立体影像几何精度。2.根据权利要求1所述的利用激光测高数据辅助提升遥感立体影像几何精度的方法，其特征在于，步骤s1中构建的几何成像模型表示为公式(1)：其中，是影像点在wgs84坐标系下的物方坐标，是卫星gps接收机相位中心在wgs84坐标系下的坐标，m是比例系数，是相机坐标系到卫星本体坐标系的转换矩阵，是卫星本体坐标系到j2000惯性坐标系的转换矩阵，是j2000惯性坐标系到wgs84坐标系的转换矩阵，(ψ
x
,ψ
y
)是影像探元的指向角，代表了影像内部精度；式中，s是影像的列坐标，a
i
,b
j
(i,j≤5)是需要求解的几何成像模型内参数；
式中，ω,κ分别是围绕卫星本体坐标系y,x,z轴旋转角，是需要求解的几何成像模型外参数。3.根据权利要求1所述的利用激光测高数据辅助提升遥感立体影像几何精度的方法，其特征在于，步骤s2中激光测高点在立体影像上的像点坐标获取方法具体包括：s21,将激光测高点物方坐标代入立体影像几何成像模型，计算得到当前激光测高点在立体影像上的初略位置，设其像点坐标为(x，y)，则该点与激光测高点足印影像像点坐标(x0,y0)构成共轭点对；s22,以像点坐标(x,y)为中心，以激光光斑半径为最大搜索窗口，按公式(4)逐点计算与以激光测高点足印影像像点坐标(x0,y0)为中心的区域影像相关系数，取最大相关系数点位(x1’
,y1’
)作为像素级配准点位：式中，g,g’分别为足印影像和立体影像灰度值，为匹配窗口的平均灰度值，w，h分表表示相关系数搜索窗口的宽和高；s23,以坐标(x0,y0),(x1’
,y1’
)为初值，按公式(5)进行最小二乘匹配，获取子像素级配准点位(x1,y1)，即可获得激光测高点在当前影像上的像点坐标:式中，h0,h1为影像辐射畸变参数，a
i
,b
i
为影像几何变换参数；s24,重复步骤s21
‑
s23，获取当前激光测高点在所有落点影像上的像点坐标；s25,重复步骤s21
‑
s24，获取所有激光测高点在立体影像中的像点坐标。4.根据权利要求1所述的利用激光测高数据辅助提升遥感立体影像几何精度的方法，其特征在于，步骤s4中构建连接点误差方程如公式(6)所示；写成矩阵形式为：v1＝a1t b1x1‑
l1,p1ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(7)其中，是影像几何成像
模型参数改正数，x1＝(δx δy δz)
t
是连接点物方平面坐标和高程改正数，a1,b1为相应的改正数系数矩阵，l1和p1分别是初值计算常量和权矩阵。5.根据权利要求1所述的利用激光测高数据辅助提升遥感立体影像几何精度的方法，其特征在于，步骤s6中构建激光测高点误差方程如公式(8)：写成矩阵形式为：v2＝a2t b2x2‑
l2,p2ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(9)其中，是影像几何成像模型参数改正数，x2＝(δx δy)
t
是激光测高点物方平面坐标改正数，a2,b2为相应的改正数系数矩阵，l2和p2分别是初值计算常量和权矩阵。6.根据权利要求1所述的利用激光测高数据辅助提升遥感立体影像几何精度的方法，其特征在于，步骤s6具体包括：s61，结合步骤s4构建的连接点误差方程和步骤s5中构建的激光测高点误差方程构建整体误差方程:v＝at bx
‑
l,p
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(10)式中，x＝(x
1 x2)
t
表示连接点和激光测高点的物方坐标改正数；s62，根据最小二乘平差原理，将误差方程法化，得到法方程，如公式(11)所示：求解上述方程(11)，从而得到几何成像模型内外参数和连接点、激光测高点物方坐标改正数。

技术总结
本发明公开了一种利用激光测高数据辅助提升遥感立体影像几何精度的方法，涉及遥感立体影像几何处理技术领域；该方法充分利用高分七号激光测高数据高程精度极高的优势以及激光测高数据、足印影像与立体影像同平台获取、相对精度较好的特点，实现了激光测高点在立体影像上的位置信息快速提取，并以激光测高点高程为基准，对立体影像前方交会误差进行约束，实现了立体影像几何成像模型参数的优化，进而提升了立体影像几何定位精度。提升了立体影像几何定位精度。提升了立体影像几何定位精度。


技术研发人员：刘昌儒 岳庆兴 赵世湖 刘书含 王霞 张恒 王艺颖
受保护的技术使用者：自然资源部国土卫星遥感应用中心
技术研发日：2021.07.14
技术公布日：2021/10/23