基于平差参数快速解算的超大规模区域网平差方法及系统技术方案

本发明专利技术提供一种基于平差参数快速解算的超大规模区域网平差方法及系统，包括建立改化法方程，基于共轭梯度快速解算改化法方程；根据改化法方程解算的参数更新附加像方参数，根据像方附加参数和影像RPC参数交会解算连接点物方坐标，根据当前像方附加参数和连接点物方坐标更新改化法方程，直到收敛后根据解算的像方附加参数进行RPC参数的精化，得到平差结果。该技术方案解决了大规模方程组不易解算的难题，同时兼顾计算资源开销，可以满足超大规模区域网平差解算的效率需求。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于遥感影像处理领域，涉及一种基于平差参数快速解算的超大规模区域网平差方法及系统。
技术介绍
对于包含万景影像以上的超大规模区域网而言，即便先消掉连接点物方坐标这一类未知数后，各景影像的待平差参数也高达十万个，改化等效法方程系数矩阵的阶数也达到十万阶，区域网内部影像之间直接或间接的拓扑连接关系错综复杂，使得传统消元法消元过程中，系数矩阵的稀疏性逐渐降低，稠密性逐渐提高，反而大大增加了解算的复杂度。在超大规模区域网平差中改化法方程为一个高阶的线性方程组，对其进行求解的效率很大程度上取决于线性代数方程组的解法。在摄影测量与遥感领域对于误差方程组的解算一般采用逐点法化，直接解算的方式，直接解算的特点是，对于一个给定的误差方程组，事先可以按规定的算法步骤计算出它所需的算术运算操作数，直接给出最后的结果，然而直接解算的方法受到问题规模的限制，所以这种方法对于解算超大规模光学卫星影像区域网平差参数并不适用。对于大规模的问题多采用迭代解算的方法，迭代解法的特点是，对于一个给定的线性代数方程组，首先假设一个初始解，然后按一定的算法公式进行迭代。在每次迭代中对解的误差进行检查，并通过增加迭代次数不断降低解的误差，直至满足解的精度要求，输出最后的结果。如果能实现平差参数的快速解算，可以提高平差效率。但目前尚未有相关技术方案出现。
技术实现思路
本专利技术所要解决的问题是，针对超大规模光学卫星影像区域网平差问题，提出一种基于平差参数快速解算的超大规模区域网平差方法及系统。本专利技术的技术方案为一种基于平差参数快速解算的超大规模区域网平差方法，包括以下步骤：步骤1，建立改化法方程如下，Ax＝b其中，A为改化法方程系数矩阵，若区域网中共有m张像片，则A的阶数为6m×6m，x表示像方附加参数的改正数，为待解求参数，b为一个大小为6m的列向量；步骤2，基于共轭梯度快速解算步骤1所得改化法方程；步骤3，判断迭代过程是否收敛，是则进入步骤7，否则进入步骤4；步骤4，根据改化法方程解算的参数更新附加像方参数如下，X＝X0+dX其中，X为平差待解求参数，X0为平差待解算参数的初值，dX为平差解算的改正数；步骤5，根据像方附加参数和影像RPC参数交会解算连接点物方坐标；步骤6，根据当前像方附加参数和连接点物方坐标更新改化法方程，返回步骤2；步骤7，根据解算的像方附加参数进行RPC参数的精化，得到平差结果。而且，步骤7中，根据解算的像方附加参数进行RPC参数的精化，实现方式如下，首先生成地面虚拟控制点，包括在影像像平面上均匀划分规则格网，对每个格网中心像点p(samp,line)，利用该影像内定向参数，通过前方交会在物方局部一系列高程基准面上交会得到一系列物方点Pi，此时，像点p与各物方点Pi构成虚拟控制点；然后以RPC模型为误差模型，RPC参数为待解算参数，在像方加入附加参数，根据原始RPC列误差方程式，采用最小二乘的方法平差解算未知参数，得到精化后的RPC参数。本专利技术相应提供一种基于平差参数快速解算的超大规模区域网平差系统，包括以下模块：第一模块，用于建立改化法方程如下，Ax＝b其中，A为改化法方程系数矩阵，若区域网中共有m张像片，则A的阶数为6m×6m，x表示像方附加参数的改正数，为待解求参数，b为一个大小为6m的列向量；第二模块，用于基于共轭梯度快速解算第一模块所得改化法方程；第三模块，用于判断迭代过程是否收敛，是则命令第七模块工作，否则命令第四模块工作；第四模块，用于根据改化法方程解算的参数更新附加像方参数如下，X＝X0+dX其中，X为平差待解求参数，X0为平差待解算参数的初值，dX为平差解算的改正数；第五模块，用于根据像方附加参数和影像RPC参数交会解算连接点物方坐标；第六模块，用于根据当前像方附加参数和连接点物方坐标更新改化法方程，命令第二模块工作；第七模块，用于根据解算的像方附加参数进行RPC参数的精化，得到平差结果。而且，第七模块中，根据解算的像方附加参数进行RPC参数的精化，实现方式如下，首先生成地面虚拟控制点，包括在影像像平面上均匀划分规则格网，对每个格网中心像点p(samp,line)，利用该影像内定向参数，通过前方交会在物方局部一系列高程基准面上交会得到一系列物方点Pi，此时，像点p与各物方点Pi构成虚拟控制点；然后以RPC模型为误差模型，RPC参数为待解算参数，在像方加入附加参数，根据原始RPC列误差方程式，采用最小二乘的方法平差解算未知参数，得到精化后的RPC参数。本专利技术的优点在于：在平差解算时充分利用法方程系数矩阵对称正定的特点，采用基于共轭梯度的最优解搜索算法迭代解算改化法方程组，并根据解算的参数更新像方附加参数，再前方交会出连接点的物方坐标，当像方附加参数趋于稳定时，停止计算，该技术方案解决了大规模方程组不易解算的难题，同时兼顾计算资源开销，可以满足超大规模区域网平差解算的效率需求。实验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为本专利技术实施例的流程示意图。具体实施方式以下结合附图和实施例详细说明本专利技术具体实施方式。鉴于超大规模光学卫星影像区域网平差中改化法方程系数矩阵的阶数较大且该矩阵为一正定对称的方阵，本专利技术结合共轭梯度的迭代解算方法提出一种超大规模光学卫星影像区域网平差参数的快速解算方法，利用共轭梯度的方法迭代解算改化法方程的参数，再根据解算的参数根据影像RPC参数前方交会便可得到连接点物方坐标。参见图1，实施例的流程可以分为七个步骤，每个步骤实施的具体方法、公式以及流程如下：1.改化法方程式的建立对所有连接点像点和控制点像点分别构建观测误差方程，根据最小二乘平差原理进行法化得到法方程；采用消元改化法方程的策略来进行平差解算，包括先消去连接点坐标，构建仅包含附加模型参数的改化法方程并简化。具体实施时，可以预先进行改化法方程式的建立，或者利用已有的改化法方程式。设非正则化的地面点大地坐标为(Lat,Lon,Height)，像点坐标为(s,l)，根据影像的RPC模型建立误差方程式，将各景待平差影像的RPC模型像方附加一仿射变换模型，则平差模型公式为：l+Δl=Fx(Lat,Lon,Height)s+Δs=Fy(Lat,Lon,Height)---(1)]]>Δl=a0+a1l+a2sΔs=b0+b1s+b2s---(2)]]>式中，Fx(Lat,Lon,Heigh本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于平差参数快速解算的超大规模区域网平差方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1，建立改化法方程如下，Ax＝b其中，A为改化法方程系数矩阵，若区域网中共有m张像片，则A的阶数为6m×6m，x表示像方附加参数的改正数，为待解求参数，b为一个大小为6m的列向量；步骤2，基于共轭梯度快速解算步骤1所得改化法方程；步骤3，判断迭代过程是否收敛，是则进入步骤7，否则进入步骤4；步骤4，根据改化法方程解算的参数更新附加像方参数如下，X＝X0+dX其中，X为平差待解求参数，X0为平差待解算参数的初值，dX为平差解算的改正数；步骤5，根据像方附加参数和影像RPC参数交会解算连接点物方坐标；步骤6，根据当前像方附加参数和连接点物方坐标更新改化法方程，返回步骤2；步骤7，根据解算的像方附加参数进行RPC参数的精化，得到平差结果。

【技术特征摘要】
1.一种基于平差参数快速解算的超大规模区域网平差方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1，建立改化法方程如下，
Ax＝b
其中，A为改化法方程系数矩阵，若区域网中共有m张像片，则A的阶数为6m×6m，x表示
像方附加参数的改正数，为待解求参数，b为一个大小为6m的列向量；
步骤2，基于共轭梯度快速解算步骤1所得改化法方程；
步骤3，判断迭代过程是否收敛，是则进入步骤7，否则进入步骤4；
步骤4，根据改化法方程解算的参数更新附加像方参数如下，
X＝X0+dX
其中，X为平差待解求参数，X0为平差待解算参数的初值，dX为平差解算的改正数；
步骤5，根据像方附加参数和影像RPC参数交会解算连接点物方坐标；
步骤6，根据当前像方附加参数和连接点物方坐标更新改化法方程，返回步骤2；
步骤7，根据解算的像方附加参数进行RPC参数的精化，得到平差结果。
2.如权利要求1所述基于平差参数快速解算的超大规模区域网平差方法，其特征在于：步骤7
中，根据解算的像方附加参数进行RPC参数的精化，实现方式如下，
首先生成地面虚拟控制点，包括在影像像平面上均匀划分规则格网，对每个格网中心像
点p(samp,line)，利用该影像内定向参数，通过前方交会在物方局部一系列高程基准面上交
会得到一系列物方点Pi，此时，像点p与各物方点Pi构成虚拟控制点；
然后以RPC模型为误差模型，RPC参数为待解算参数，在像方加入附加参数，根据原始
RPC列误差方程式，采用最小二乘的方法平差解算未知参数，得到精化后的RPC参数。
3.一种基于平差参数快速解算的超大规模区域网平...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨博，王密，李德仁，
申请(专利权)人：武汉大学，
类型：发明
国别省市：湖北;42