一种激光测高数据和高分辨率立体影像配准方法及装置与流程

1.本发明涉及摄影测量与遥感影像处理技术领域，具体涉及一种激光测高数据和高分辨率立体影像配准方法及装置。


背景技术：

2.卫星摄影测量以不同角度获取的遥感影像通过立体测量的方式获取地形信息。随着遥感影像分辨率的不断提高，卫星在轨姿态测量精度成为影响高分辨率立体影像测图精度的重要因素。但是，受姿态测量硬件设备限制，姿态测量精度提高有限。而卫星激光测高能够获取高精度地表高程数据，因此，通过卫星激光测高辅助提高遥感影像几何定位精度成为卫星摄影测量的一个发展趋势。“资源三号”02星搭载的试验性激光测高仪将光学立体影像高程测量精度从5m提高到3m左右。用于1：10000比例尺的高精度立体测图的“高分七号”卫星将搭载两线阵立体相机和激光测高仪，主要通过激光测高辅助光学立体影像，以达到预期高程精度。
3.利用激光测高提高高分辨率立体影像的几何定位精度，将激光点准确定位到各个高分辨率立体影像上是非常关键步骤。用于全球高程控制点获取的国产卫星激光测高系统通常同步搭载激光足印相机。激光足印相机与激光器共用光路，高度集成，具有非常稳固的关系。因此，可以借助激光足印影像，实现激光测高数据与高分辨率立体影像的配准。
4.目前，遥感影像的配准(或匹配)主要有两类：空域和频域两类。在空间域主要有基于特征的匹配方法和基于区域匹配的匹配方法。基于特征的匹配方法主要是提取特定的影像特征点(如sift等)，通过特征的相似性获取匹配的特征点对(即同名像点)。特征匹配通常可以克服影像之间的旋转和缩放，但涉及特征点的提取与匹配、误匹配剔除等步骤，处理比较复杂，并且匹配精度受特征点提取精度限制。基于区域的匹配通过计算两个影像区域的相似性测度(如相关系数、互信息等)。区域匹配精度较高，但需要影像分辨率一致。另外，空域匹配通常借助于影像的灰度信息，对影像的非线性辐射变化较为敏感。频域类匹配方法主要通过空间域的平移与频域的相移等效的原理确定影像之间的平移量，一般要求影像分辨率一致或者接近，并且没有大角度的旋转。
5.卫星激光测高仪搭载的足印相机与传统高分辨率立体相机不同。传统高分辨率立体相机采用tdiccd线阵成像模式，不仅分辨率较高，且辐射质量很好。而激光足印相机采用新型cmos面阵传感器，分辨率和成像质量都不如传统高分辨率立体相机。激光足印影像和立体影像具有较大的分辨率差异，并且由于获取影像的传感器不同，激光足印影像和遥感影像辐射差异也可能较大。加之可用的高精度激光点通常位于纹理匮乏的区域，现有方法很难稳健地实现二者的配准。


技术实现要素：

6.有鉴于此，本发明实施例提供了涉及一种激光测高数据和高分辨率立体影像配准方法及装置，以解决现有技术中借助激光足印影响较难稳健实现激光测高数据和高分辨率
立体影像配准的技术问题。
7.本发明提出的技术方案如下：
8.本发明实施例第一方面提供一种激光测高数据和高分辨率立体影像配准方法，包括：获取激光点、激光足印影像以及待配准立体影像，所述激光足印影像为激光点的参考影像；以激光点高程为基准，在金字塔当前层上对所述参考影像和待匹配立体影像进行纠正，得到纠正后的参考影像和纠正后的待匹配立体影像；利用亚像素相位相关算法以及金字塔当前层分辨率计算纠正后的待匹配立体影像相对纠正后的参考影像的地理偏移量；在金字塔每层重复纠正和偏移量计算，直至计算得到金字塔最底层待匹配立体影像相对参考影像的地理偏移量，所述金字塔每层影像的大小不变；根据所述金字塔最底层待匹配立体影像相对参考影像的地理偏移量完成激光点在待配准立体影像上的定位。
9.可选地，该激光测高数据和高分辨率立体影像配准方法还包括：根据定位结果确定新的参考影像，重复本发明实施例第一方面所述的纠正和地理偏移量计算，得到金字塔最底层其他待匹配立体影像相对新的参考影像的地理偏移量；根据其他待匹配立体影像相对新的参考影像的地理偏移量完成激光点在其他待配准立体影像上的定位。
10.可选地，以激光点高程为基准，在金字塔当前层上对所述参考影像和待匹配立体影像进行纠正，得到纠正后的参考影像和纠正后的待匹配立体影像，包括：根据初始分辨率计算金字塔当前层的分辨率；根据所述参考影像地理坐标和金字塔当前层的分辨率计算纠正影像每个像元对应的地理坐标；以激光点高程为基准，将纠正影像每个像元对应的地理坐标反投影到参考影像和待匹配立体影像上，得到纠正后的参考影像和纠正后的待匹配立体影像。
11.可选地，以激光点高程为基准，在金字塔当前层上对所述参考影像和待匹配立体影像进行纠正，得到纠正后的参考影像和纠正后的待匹配立体影像，还包括：根据rpc模型获取纠正后参考影像坐标和纠正后待匹配立体影像坐标；根据金字塔上一层的地理偏移量对纠正后待匹配立体影像坐标进行修正，得到修正后待匹配立体影像坐标；根据双线性差值算法对纠正后参考影像坐标和修正后待匹配立体影像坐标进行重采样，得到重采样参考影像和重采样待匹配立体影像。
12.可选地，利用亚像素相位相关算法以及金字塔当前层分辨率计算纠正后的待匹配立体影像相对纠正后的参考影像的地理偏移量，包括：根据亚像素相位相关算法计算纠正后的参考影像和纠正后的待匹配立体影像的偏移量；根据所述偏移量和金字塔当前层分辨率计算得到纠正后的待匹配立体影像相对纠正后的参考影像的地理偏移量。
13.可选地，根据亚像素相位相关算法计算纠正后的参考影像和纠正后的待匹配立体影像的偏移量，包括：对纠正后的参考影像和纠正后的待匹配立体影像进行傅里叶变换；计算傅里叶变换后的参考影像和待匹配立体影像之间的互功率谱；对所述互功率谱进行傅里叶逆变换，得到关于平移量的脉冲函数；根据所述脉冲函数坐标值计算纠正后的参考影像和纠正后的待匹配立体影像的偏移量。
14.可选地，根据所述脉冲函数坐标值计算纠正后的参考影像和纠正后的待匹配立体影像的偏移量，包括：根据所述脉冲函数最大值对应的坐标值计算得到第一平移量；根据所述脉冲函数最大值邻域值对应的坐标值计算得到第二平移量；根据所述第一平移量和所述第二平移量计算得到纠正后的参考影像和纠正后的待匹配立体影像的偏移量。
15.本发明实施例第二方面提供一种激光测高数据和高分辨率立体影像配准装置，包括：影像获取模块，用于获取激光点、激光足印影像以及待配准立体影像，所述激光足印影像为激光点的参考影像；纠正模块，用于以激光点高程为基准，在金字塔当前层上对所述参考影像和待匹配立体影像进行纠正，得到纠正后的参考影像和纠正后的待匹配立体影像；偏移量计算模块，用于利用亚像素相位相关算法以及金字塔当前层分辨率计算纠正后的待匹配立体影像相对纠正后的参考影像的地理偏移量，所述金字塔每层影像的大小不变；金字塔重复计算模块，用于在金字塔每层重复纠正和偏移量计算，直至计算得到金字塔最底层待匹配立体影像相对参考影像的地理偏移量；配准模块，用于根据所述金字塔最底层待匹配立体影像相对参考影像的地理偏移量完成激光点在待配准立体影像上的定位。
16.本发明实施例第三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存储有计算机指令，所述计算机指令用于使所述计算机执行如本发明实施例第一方面及第一方面任一项所述的激光测高数据和高分辨率立体影像配准方法。
17.本发明实施例第四方面提供一种电子设备，包括：存储器和处理器，所述存储器和所述处理器之间互相通信连接，所述存储器存储有计算机指令，所述处理器通过执行所述计算机指令，从而执行如本发明实施例第一方面及第一方面任一项所述的激光测高数据和高分辨率立体影像配准方法。
18.本发明提供的技术方案，具有如下效果：
19.本发明实施例提供的激光测高数据和高分辨率立体影像配准方法及装置，利用金字塔相位相关的激光测高数据与高分辨率待匹配立体影像进行配准；在配准时首先利用激光测高获取的高精度激光足印高程，对激光足印影像和待匹配的高分辨率光学立体影像进行纠正，有效克服了相位相关无法用于旋转和缩放变换的影像配准；同时利用了相位配准对辐射差异稳健的特点，采用一种从粗到细的金字塔策略，在金字塔上层，实现较粗略的偏移探测，在金字塔底层，实现精细的偏移探测。与常规金字塔构建过程中，影像大小逐渐增大不同，该方法采用的金字塔保持影像大小不变，而通过分辨率的逐渐减小缩小影像对应的地面范围。相比常规金字塔影像逐渐增大会成倍增加计算量，该配准方法影像大小保持不变，计算效率得到提高；并且，常规金字塔影像大小增大、分辨率减小而影像地面范围不变，该配准方法保持影像大小不变，通过分辨率减小而减小影像地面范围，能更精确的获取局部的偏移量，即兼顾整体的大偏移和局部的小偏移量。
附图说明
20.为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
21.图1是根据本发明实施例的激光测高数据和高分辨率立体影像配准方法的流程图；
22.图2(a)是现有的常规金字塔影像示意图；
23.图2(b)是根据本发明实施例的金字塔影像示意图；
24.图3是根据本发明实施例的激光测高数据和高分辨率立体影像配准结果示意图；
25.图4是根据本发明另一实施例的激光测高数据和高分辨率立体影像配准方法的流程图；
26.图5是根据本发明实施例的对激光点的参考影像和待匹配立体影像进行重采样纠正的示意图；
27.图6是根据本发明另一实施例的激光测高数据和高分辨率立体影像配准方法的流程图；
28.图7是根据本发明实施例的相位相关的脉冲函数峰值的示意图；
29.图8是根据本发明实施例的激光测高数据和高分辨率立体影像配准装置的结构框图；
30.图9是根据本发明实施例提供的计算机可读存储介质的结构示意图；
31.图10是根据本发明实施例提供的电子设备的结构示意图。
具体实施方式
32.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
33.本发明实施例提供一种激光测高数据和高分辨率立体影像配准方法，如图1所示，该方法包括如下步骤：
34.步骤s101：获取激光点、激光足印影像以及待配准立体影像，所述激光足印影像为激光点的参考影像。
35.具体地，利用激光测高提高高分辨率立体影像的几何定位精度时，需要借助卫星激光测高仪发射的激光点以及激光足印相机拍摄的激光足印影像。其中，卫星激光测高仪发射的激光脉冲到达地面后会形成一个激光地面光斑，经过数据处理后获取该地面光斑的三维坐标，将其称为激光点。该激光点具有精确的地理坐标，该地理坐标包括经纬度和高程。
36.而采用的激光足印相机会拍摄激光地面光斑周围的影像，形成激光足印影像。该激光足印影像和光学立体影像一样，均具有几何定位信息，如rpc模型。激光点可以根据其坐标通过足印影响的rpc模型计算确定在激光足印影像上的位置。
37.在该实施例中，激光足印影像具有高精度地理坐标(lon,lat,alt)，包括平面坐标和高程。同时，激光足印影像和待配准立体影像具有几何定位信息，如rpc模型。具体地，在将激光点匹配到不同的立体影像时，需要形成激光点周围的纠正影像。在首次匹配时以激光足印影像为准进行纠正，此时的激光足印影像即为参考影像。若已经通过配准得到了配准影像，则可以以配准影像为准，此时的参考影像选择配准影像，这样能够利用立体影像高分辨率的优势，确保匹配准确。
38.此外，在获取激光点、激光足印影像以及待配准立体影像以外，还可以预先确定金字塔级数和匹配窗口的大小。在一实施方式中，该金字塔级数n可以是3，即金字塔级数为3级；匹配窗口大小(w
×
h)取值为(64
×
64)。
39.步骤s102：以激光点高程为基准，在金字塔当前层上对所述参考影像和待匹配立
体影像进行纠正，得到纠正后的参考影像和纠正后的待匹配立体影像。
40.具体地，在纠正时，以参考影像即激光足印影像地面坐标为中心，以激光点高程为基准，利用激光测高获取的准确高程，对参考影像和待匹配立体影像进行正射纠正，使得纠正后的参考影像和待匹配立体影像具有相同坐标投影和分辨率，从而克服旋转和缩放对影像相位相关的影响。
41.步骤s103：利用亚像素相位相关算法以及金字塔当前层分辨率计算纠正后的待匹配立体影像相对纠正后的参考影像的地理偏移量。
42.具体地，在计算地理偏移量时，可以基于亚像素相位相关算法计算纠正后参考影像和待匹配立体影像的偏移量，然后结合该偏移量和金字塔当前层分辨率计算纠正后待匹配立体影像相对纠正后参考影像的地理偏移量。
43.其中，在计算地理偏移量时可以从金字塔的顶层开始计算；由此，该当前层可以是金字塔的顶层。
44.步骤s104：在金字塔每层重复纠正和偏移量计算，直至计算得到金字塔最底层待匹配立体影像相对参考影像的地理偏移量，所述金字塔每层影像的大小不变。在金字塔顶层计算得到地理偏移量后，可以逐层向下，重复上述纠正和地理偏移量的计算过程；并且，在计算下一层纠正后的待匹配立体影像时采用上一层计算的地理偏移量进行修正。由此，通过逐层递进，最终计算得到金字塔最底层待匹配立体影像相对参考影像的地理偏移量。
45.其中，如图2(a)和图2(b)所示，相比常规金字塔构建过程中，影像大小逐渐增大成倍增加计算量，该配准方法在采用金字塔进行计算的过程中，保持影像大小不变，通过改变各级金字塔的分辨率使得影像范围逐渐缩小，这样在金字塔上层实现粗略的偏移探测，在下层实现精细的偏移探测，并且不显著增加计算量。
46.步骤s105：根据所述金字塔最底层待匹配立体影像相对参考影像的地理偏移量完成激光点在待配准立体影像上的定位。
47.在确定金字塔最底层的偏移量(δpn',δl'n)后，可以将其作为最终的偏移量。即最终的偏移量(δp,δl)可以表示为：
[0048][0049]
则最终激光点在待匹配立体影像上的点位为：
[0050]
(sx,sy)＝rpc(lon δp,lat δl,alt)
[0051]
由此即可完成激光点在待匹配立体影像上的精确定位，即得到激光点在待配准立体影像上的位置，如图3所示。
[0052]
本发明实施例提供的激光测高数据和高分辨率立体影像配准方法，利用金字塔相位相关的激光测高数据与高分辨率待匹配立体影像进行配准；在配准时首先利用激光测高获取的高精度激光足印高程，对激光足印影像和待匹配的高分辨率光学立体影像进行纠正，有效克服了相位相关无法用于旋转和缩放变换的影像配准；同时利用了相位配准对辐射差异稳健的特点，采用一种从粗到细的金字塔策略，在金字塔上层，实现较粗略的偏移探测，在金字塔底层，实现精细的偏移探测。与常规金字塔构建过程中，影像大小逐渐增大不同，该方法采用的金字塔保持影像大小不变，而通过分辨率的逐渐减小缩小影像对应的地
面范围。相比常规金字塔影像逐渐增大会成倍增加计算量，该配准方法影像大小保持不变，计算效率得到提高；并且，常规金字塔影像大小增大、分辨率减小而影像地面范围不变，该配准方法保持影像大小不变，通过分辨率减小而减小影像地面范围，能更精确的获取局部的偏移量，即兼顾整体的大偏移和局部的小偏移量。
[0053]
在一实施方式中，激光测高数据和高分辨率立体影像配准方法还包括：根据定位结果确定新的参考影像，重复上述配准方法所述的纠正和地理偏移量计算，得到金字塔最底层其他待匹配立体影像相对新的参考影像的地理偏移量；根据其他待匹配立体影像相对新的参考影像的地理偏移量完成激光点在其他待配准立体影像上的定位。
[0054]
具体地，当采用激光足印影像作为参考影像对待匹配进行配准定位后，当再次需要进行配准时，可以采用该定位结果确定新的参考影像，然后采用同样的方法将激光点匹配到其他立体影像上。由于激光足印影像分辨率较低，若仍以激光足印影像为参考影像，将其匹配到其它高分辨率立体影像，则激光足印影像在各个高分辨率立体影像上的匹配点位精度受限，无法满足区域网平差要求。因此，后续配准需以已配准的立体影像为参考，将其配准到其它立体影像上，使激光点在各个立体影像上的点位配准精度达到子像素级别。
[0055]
在一实施方式中，如图4和图5所示，以激光点高程为基准，在金字塔当前层上对所述参考影像和待匹配立体影像进行纠正，得到纠正后的参考影像和纠正后的待匹配立体影像，包括如下步骤：
[0056]
步骤s201：根据初始分辨率计算金字塔当前层的分辨率。
[0057]
具体地，对于初始分辨率，若参考影像为激光足印影像，则该初始分辨率为激光足印影像的分辨率；如果是将配准影像作为参考影像，由于立体影像的分辨率相当，则该初始分辨率为激光足印影像的分辨率降低4到8倍。
[0058]
在确定初始分辨率后gsd0后，则金字塔当前层分辨率通过以下公式计算：
[0059]
gsdn＝gsd0×zn-1
[0060]
其中，z为金字塔缩放倍率，一般可以为1/2，n表示金字塔当前层的级数，即n＝1,...,n。
[0061]
由于在进行纠正时，从金字塔顶层开始，即金字塔当前层n＝1，此时金字塔当前层分辨率为初始分辨率；若参考影像为激光足印影像，则金字塔当前层分辨率为激光足印影像的地面分辨率。
[0062]
步骤s202：根据所述参考影像地理坐标和金字塔当前层的分辨率计算纠正影像每个像元对应的地理坐标。
[0063]
在计算地理坐标时，以激光足印地面坐标(lon,lat,alt)为中心，采用如下公式计算：
[0064][0065]
其中，li、pj分别为影像i行、j列对应的经纬度坐标。
[0066]
步骤s203：以激光点高程为基准，将纠正影像每个像元对应的地理坐标反投影到参考影像和待匹配立体影像上，得到纠正后的参考影像和纠正后的待匹配立体影像。
[0067]
具体地，在纠正时，根据影像的几何定位模型(一般为rpc模型)，以激光足印高程
(alt)为基准，即高程h＝alt，将纠正影像窗口的每一个像元(i,j)的地面坐标(pj,li,h)反投影到参考影像和待匹配立体影像上，该过程实际上是利用激光测高获取的准确高程，对参考影像和待配准立体影像进行正射纠正，使纠正后的参考影像和待配准立体影像具有相同坐标投影和分辨率，从而克服旋转和缩放对影像相位相关的影响。
[0068]
步骤s204：根据rpc模型获取纠正后参考影像坐标和纠正后待匹配立体影像坐标。对于纠正后的影像，由于设置的匹配窗口较小，对应的地面范围有效，且配准的激光点通常处于平坦地形，故可忽略地形起伏引起的投影差对相位相关的影响。因此可以采用rpc模型获取影像坐标。
[0069]
设(l,p,h)反投影后影像坐标为(x,y)，计算公式如下：
[0070][0071]
其中，lat_off、lat_scale、lon_off、lon_scale、height_off、height_scale、samp_off、samp_scale、line_off、line_scale、a
t
、b
t
、c
t
、d
t
(t＝0,1,
…
,19)均为已知的rpc模型参数，i,j,k＝0,1,2，s、l为rpc计算过程中的中间变量(归一化的坐标值)。
[0072]
为便于表述，将以上rpc模型计算统一表达为下式：
[0073]
(x,y)＝rpc(p,l,h)
[0074]
由此，纠正后像元(i,j)的地面坐标(li,pj,h)对应的参考影像坐标为(px,py)，则：
[0075]
(px,py)＝rpc(pi,lj,h)
[0076]
步骤s205：根据金字塔上一层的地理偏移量对纠正后待匹配立体影像坐标进行修正，得到修正后待匹配立体影像坐标。
[0077]
对于纠正后待匹配立体影像，需要采用金字塔上一层计算得到的地理偏移量进行修正。若当前层为金字塔顶层，则该地理偏移量取值0。由此，修正后待匹配立体影像坐标采用如下公式表示：
[0078]
(px,py)＝rpc(pi δpn,lj δln,h)
[0079]
其中，δln和δpn分别为上一层计算得到的待配准立体影像相对于激光点的经纬度偏移。
[0080]
步骤s206：根据双线性差值算法对纠正后参考影像坐标和修正后待匹配立体影像坐标进行重采样，得到重采样参考影像和重采样待匹配立体影像。由于反投影后(px,py)一般不为整数，由此采用双线性插值获取像元(i,j)的像素值f(i,j)，双线性插值计算公式如下：
[0081][0082]
其中，为取整运算，(ix,iy)为反投影后(px,py)对应的整像元坐标，(dx,dy)为小数部分，f为重采样后的影像，i为激光点参考影像或待匹配立体影像。对参考影像和待配准立体影像分别进行重采样后，二者具有相同的分辨率和坐标投影，即消除了影像之间的旋转和缩放。
[0083]
在一实施方式中，如图6所示，利用亚像素相位相关算法以及金字塔当前层分辨率计算纠正后的待匹配立体影像相对纠正后的参考影像的地理偏移量，包括如下步骤：
[0084]
步骤s301：根据亚像素相位相关算法计算纠正后的参考影像和纠正后的待匹配立体影像的偏移量。通过上述步骤s201至s206，经过纠正和重采样的步骤得到的重采样的参考影像和待匹配立体影像。对于重采样的参考影像和待匹配的立体影像，将其分为为f(x,y)和g(x,y)，然后对其分别进行傅里叶变换，得到傅里叶变换后的参考影像和待匹配立体影像f(u,v)、g(u,v)，通过以下公式表示：
[0085]
f(u,v)＝fourier(f(x,y))
[0086]
g(u,v)＝fourier(g(x,y))
[0087]
则f(u,v)和g(u,v)之间的变换关系表示为：
[0088]
影像fourier变换的互功率谱的相位等于原影像之间的相位差，对其进行逆变换，可以在(x,y)空间得到(x-x0,y-y0)的脉冲函数，并且在(x0,y0)处具有明显的峰值，如图7所示，通过对峰值的探测可以获取原影像f(x,y)、g(x,y)之间的平移量。
[0089]
具体地，根据互功率谱计算公式计算计算傅里叶变换后的参考影像和待匹配立体影像之间的互功率谱，即该互功率谱表示为：
[0090][0091]
其中g
*
为g的复共轭。
[0092]
对互功率谱进行fourier逆变换，得到关于平移量(x0,y0)的脉冲函数m(u,v)：
[0093]
m(x,y)＝fourier-1
(m(u,v))
[0094]
在得到脉冲函数后，寻找脉冲函数的最大值对应的坐标值，即为原影像f(x,y)、g(x,y)之间的整数平移量(x0,y0)，或者说偏移量中的第一平移量。
[0095]
(x0,y0)＝argmax(m(x,y))
[0096]
以上相位相关方法得到的是影像间的整像素的平移量，通常不满足高精度配准要求，获取脉冲峰值邻域的值，通过加权计算高精度的平移量，得到偏移量的小数部分(dx0,dy0)，或者说偏移量中的第二平移量：
[0097][0098]
其中，i，j取值范围为(x0,y0)的3
×
3或5
×
5邻域。
[0099]
由此，通过上述第一平移量和第二平移量计算得到原影像f(x,y)、g(x,y)之间的精确偏移量(x
′
,y
′
)：
[0100][0101]
步骤s302：根据所述偏移量和金字塔当前层分辨率计算得到纠正后的待匹配立体影像相对纠正后的参考影像的地理偏移量。在得到二者之间的偏移量后，可以结合金字塔当前层的分辨率计算得到该层纠正后的待匹配立体影像相对纠正后的参考影像的地理偏移量：
[0102][0103]
其中，δln和δpn分别为上一层计算得到的待配准立体影像相对于激光点的经纬度偏移。
[0104]
在金字塔顶层采用上述步骤s201至s206以及步骤s301至s302计算得到纠正后的待匹配立体影像相对纠正后的参考影像的地理偏移量后，可以移至下一层，再次采用上述步骤s201至s206以及步骤s301至s302再次计算地理偏移量；其中，在下一层待匹配立体影像相对于参考影像的偏移初值为上一层精化后的偏移量，即：
[0105][0106]
然后在每一层均重复上述步骤，直至到最底层(即第n级)金字塔，即可得到最终立体影像相对于激光点地理偏移量(δp,δl)。
[0107]
本发明实施例提供的激光测高数据和高分辨率立体影像配准方法，利用金字塔相位相关的激光足印与高分辨率立体影像配准，可应用于卫星测绘、遥感领域，实现卫星激光测高数据和立体影像的高精度配准，从而为实现激光测高数据辅助提高立体影像测图精度奠定基础。
[0108]
本发明实施例还提供一种激光测高数据和高分辨率立体影像配准装置，如图8所示，该装置包括：
[0109]
影像获取模块，用于获取激光点、激光足印影像以及待配准立体影像，所述激光足印影像为激光点的参考影像；
[0110]
纠正模块，用于以激光点高程为基准，在金字塔当前层上对所述参考影像和待匹配立体影像进行纠正，得到纠正后的参考影像和纠正后的待匹配立体影像；具体内容参见上述方法实施例对应部分，在此不再赘述。
[0111]
偏移量计算模块，用于利用亚像素相位相关算法以及金字塔当前层分辨率计算纠
正后的待匹配立体影像相对纠正后的参考影像的地理偏移量，所述金字塔每层影像的大小不变；具体内容参见上述方法实施例对应部分，在此不再赘述。
[0112]
金字塔重复计算模块，用于在金字塔每层重复纠正和偏移量计算，直至计算得到金字塔最底层待匹配立体影像相对参考影像的地理偏移量；具体内容参见上述方法实施例对应部分，在此不再赘述。
[0113]
配准模块，用于根据所述金字塔最底层待匹配立体影像相对参考影像的地理偏移量完成激光点在待配准立体影像上的定位。具体内容参见上述方法实施例对应部分，在此不再赘述。
[0114]
本发明实施例提供的激光测高数据和高分辨率立体影像配准装置，利用金字塔相位相关的激光测高数据与高分辨率待匹配立体影像进行配准；在配准时首先利用激光测高获取的高精度激光足印高程，对激光足印影像和待匹配的高分辨率光学立体影像进行纠正，有效克服了相位相关无法用于旋转和缩放变换的影像配准；同时利用了相位配准对辐射差异稳健的特点，采用一种从粗到细的金字塔策略，在金字塔上层，实现较粗略的偏移探测，在金字塔底层，实现精细的偏移探测。与常规金字塔构建过程中，影像大小逐渐增大不同，该装置采用的金字塔保持影像大小不变，而通过分辨率的逐渐减小缩小影像对应的地面范围。相比常规金字塔影像逐渐增大会成倍增加计算量，该配准装置影像大小保持不变，计算效率得到提高；并且，常规金字塔影像大小增大、分辨率减小而影像地面范围不变，该配准装置保持影像大小不变，通过分辨率减小而减小影像地面范围，能更精确的获取局部的偏移量，即兼顾整体的大偏移和局部的小偏移量。
[0115]
本发明实施例提供的激光测高数据和高分辨率立体影像配准装置的功能描述详细参见上述实施例中激光测高数据和高分辨率立体影像配准方法描述。
[0116]
本发明实施例还提供一种存储介质，如图9所示，其上存储有计算机程序601，该指令被处理器执行时实现上述实施例中激光测高数据和高分辨率立体影像配准方法的步骤。该存储介质上还存储有音视频流数据，特征帧数据、交互请求信令、加密数据以及预设数据大小等。其中，存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(read－only memory，rom)、随机存储记忆体(random accessmemory，ram)、快闪存储器(flash memory)、硬盘(hard disk drive，缩写：hdd)或固态硬盘(solid－state drive，ssd)等；所述存储介质还可以包括上述种类的存储器的组合。
[0117]
本领域技术人员可以理解，实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，所述存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(read－only memory，rom)、随机存储记忆体(randomaccessmemory，ram)、快闪存储器(flash memory)、硬盘(hard disk drive，缩写：hdd)或固态硬盘(solid－state drive，ssd)等；所述存储介质还可以包括上述种类的存储器的组合。
[0118]
本发明实施例还提供了一种电子设备，如图10所示，该电子设备可以包括处理器51和存储器52，其中处理器51和存储器52可以通过总线或者其他方式连接，图10中以通过总线连接为例。
[0119]
处理器51可以为中央处理器(central processing unit，cpu)。处理器51还可以为其他通用处理器、数字信号处理器(digital signal processor，dsp)、专用集成电路
(application specific integrated circuit，asic)、现场可编程门阵列(field－programmable gate array，fpga)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等芯片，或者上述各类芯片的组合。
[0120]
存储器52作为一种非暂态计算机可读存储介质，可用于存储非暂态软件程序、非暂态计算机可执行程序以及模块，如本发明实施例中的对应的程序指令/模块。处理器51通过运行存储在存储器52中的非暂态软件程序、指令以及模块，从而执行处理器的各种功能应用以及数据处理，即实现上述方法实施例中的激光测高数据和高分辨率立体影像配准方法。
[0121]
存储器52可以包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作装置、至少一个功能所需要的应用程序；存储数据区可存储处理器51所创建的数据等。此外，存储器52可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非暂态存储器，例如至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他非暂态固态存储器件。在一些实施例中，存储器52可选包括相对于处理器51远程设置的存储器，这些远程存储器可以通过网络连接至处理器51。上述网络的实例包括但不限于互联网、企业内部网、局域网、移动通信网及其组合。
[0122]
所述一个或者多个模块存储在所述存储器52中，当被所述处理器51执行时，执行如图1－7所示实施例中的激光测高数据和高分辨率立体影像配准方法。
[0123]
上述电子设备具体细节可以对应参阅图1至图7所示的实施例中对应的相关描述和效果进行理解，此处不再赘述。
[0124]
虽然结合附图描述了本发明的实施例，但是本领域技术人员可以在不脱离本发明的精神和范围的情况下做出各种修改和变型，这样的修改和变型均落入由所附权利要求所限定的范围之内。