基于矢量底图匹配的星载光学遥感影像自动校正方法技术

本发明专利技术提供了一种基于矢量底图匹配的星载光学遥感影像自动校正方法，其特征在于，包括：步骤A，将待校正影像按照指定分辨率进行地理编码；步骤B，将矢量图按所述指定分辨率转换为二值化栅格图像，统一待校正影像与矢量图的分辨率；步骤C，以矢量图作为控制底图，根据待校正影像和控制底图的地理信息确定图像间的共同区域；步骤D，在上述步骤C确定的共同区域内，进行同分辨率待校正影像与二值化控制底图自动匹配处理，将得到的匹配点对作为控制点校正遥感影像。本发明专利技术具有稳定度好和定位精度高的特点，拓展了星载光学遥感影像自动校正处理可使用的控制底图类型，有效解决了无传统光学控制影像覆盖区域的星载光学遥感影像自动校正问题。

Vector map matching of spaceborne optical remote sensing image automatic correction method based on

The invention provides a vector map matching based on satellite borne optical remote sensing image correction method, which is characterized in that includes the following steps: step A, will be corrected image encoding in accordance with specified geographic resolution; step B, the vector according to the specified resolution converted to raster image binarization, image and vector to be unified chart correction resolution; step C, the vector control as the base map, according to the correction of common area between the images to determine the image and control map geographic information; step D, the common areas are determined in the step C within the same resolution to be corrected and image binarization image processing, automatic control, will be the matching points as control points for the calibration of remote sensing image. The invention has the characteristics of good stability and high positioning accuracy, expand the treatment can control the use of base type automatic calibration of spaceborne optical remote sensing image, effectively solves the problem of automatic correction without traditional optical control image coverage of spaceborne optical remote sensing images.

【技术实现步骤摘要】
基于矢量底图匹配的星载光学遥感影像自动校正方法
本专利技术涉及遥感
，尤其涉及一种基于矢量底图匹配的星载光学遥感影像自动校正方法。
技术介绍
随着多种光学遥感卫星(高分一号、高分二号、资源三号卫星等)的成功发射，遥感影像数据量越来越大，为了使遥感影像数据真正成为地理空间信息的载体，支撑后续的应用，需要将遥感影像的每个像素赋予精确的地理位置信息，这对遥感影像的自动化精确校正技术提出了越来越高的要求。目前，为了实现星载光学遥感影像高精度定位，需要采用有控校正的方法实现，该类方法常采用高精度定位的光学影像作为控制底图，通过自动匹配方法得到待校正影像的控制信息。但是，高精度定位的光学控制影像覆盖范围有限，而且已有数据的定位准确性也不能保证。目前，星载遥感影像自动几何校正普遍通过与光学控制底图的自动匹配完成，解决遥感影像人工几何纠正方法精度差、效率低的问题(张多坤，基于图像匹配的星载遥感图像自动几何精校正算法[J]，遥感技术与应用，2006,23(5),545-550)。然而，现有的星载遥感影像的自动校正存在以下的缺点：(1)现有的星载光学遥感影像自动校正处理大多基于光学控制底图实现，存在控制数据覆盖范围有限的问题。光学控制底图数据的制作常通过人工实地测绘确定地面控制点实现，需要耗费大量的人力物力，具有较高置信度的数据覆盖范围有限，尚有大量区域无法提供光学控制数据，无法进行星载遥感影像自动校正处理。(2)现阶段星载光学遥感影像自动校正采用同源栅格数据自动匹配处理实现，待匹配图像都是栅格数据，纹理信息像对丰富。但是，矢量图像仅记录感兴趣目标的定位信息，与栅格图像记录的信息不同，现有的匹配算法不能应用于遥感影像与栅格图像自动匹配处理中，需要设计适用于星载光学遥感影像与矢量控制底图自动匹配的算法。(3)在现有的星载光学遥感影像自动校正方法中，常使用基于特征描述子和区域统计相关的匹配方法，没有考虑星载遥感影像中存在的景内几何畸变问题，影响了切片中心的定位准确性。总之，现有星载遥感影像自动校正处理方法受光学控制影像覆盖区域限制，需要扩展可作为控制底图的数据类型，并针对星载光学遥感影像与矢量底图的特点设计相应的自动匹配方法，保证自动校正过程的稳定性和准确性。综上可知，现有星载光学遥感影像自动校正主要基于光学控制底图自动匹配实现，而基于矢量底图匹配实现星载遥感影像自动校正的研究极少。随着遥感数据量的增加，如何利用不同的控制底图信息，扩展可自动校正星载遥感影像的覆盖范围是需要解决的问题。
技术实现思路
(一)要解决的技术问题鉴于上述技术问题，本专利技术提供了一种基于矢量底图匹配的星载光学遥感影像自动校正方法，具有稳定度好和定位精度高的特点，拓展了星载光学遥感影像自动校正处理可使用的控制底图类型，有效解决无传统光学控制影像覆盖区域的星载光学遥感影像自动校正问题。(二)技术方案根据本专利技术的一个方面，提供了一种基于矢量底图匹配的星载光学遥感影像自动校正方法，包括：步骤A，将待校正影像按照指定分辨率进行地理编码；步骤B，将矢量图按所述指定分辨率转换为二值化栅格图像，统一待校正影像与矢量图的分辨率；步骤C，以矢量图作为控制底图，根据待校正影像和控制底图的地理信息确定图像间的共同区域；步骤D，在上述步骤C确定的共同区域内，进行同分辨率待校正影像与二值化控制底图自动匹配处理，将得到的匹配点对作为控制点校正遥感影像。优选地，在所述步骤A中，待校正影像通过自带的RPC文件进行地理编码，利用有理多项式模型确定原始待校正影像的像面坐标(Line、Sample)与地面三维坐标(Longitude、Latitude、Height)的关系。优选地，在所述步骤B中，将矢量图中矢量线段通过位置的像素值置为255，无矢量线段通过位置的像素置为0，得到一与待匹配影像同分辨率的二值化栅格图。优选地，所述步骤D包括：子步骤D1，挑选纹理丰富的二值化栅格图像切片作为控制点切片，并保证切片均匀分布；子步骤D2，利用LoG检测算法处理待校正影像，提取地物目标特征；子步骤D3，对矢量控制点切片和提取地物目标特征后影像切片进行加权模板匹配；子步骤D4，利用Ransac方法筛选匹配点对，去除误差较大的匹配点，得到的匹配点对作为控制点校正遥感影像。优选地，在所述子步骤D1中，将二值化控制底图按照W*W的尺寸划分为一系列的区域，每个区域内选择一个尺寸为w*w且纹理最丰富的切片作为控制点切片。优选地，通过统计切片内灰度值大于0的像素数量度量切片的信息丰富程度。优选地，在所述子步骤D2中，利用LoG检测算法处理待校正影像，提取地物目标的中心线特征作为地物目标的特征。优选地，所述LoG检测算法包括：高斯滤波平滑图像噪声，Laplacian算子计算二阶导增强线状结构信息，通过二阶导零交叉点检测线状结构以及线性内插提高线状结构定位精度。优选地，所述LoG检测算法中，根据实际地物目标的尺寸和影像分辨率信息选取LoG检测算子尺度。优选地，加权模板匹配公式如下：其中，Ccoef(u,v)表示模板匹配的相似性系数，u,v表示滑动窗口的坐标，x,y表示模板匹配中心坐标，I和T分别代表参考图像和模板图像，w(u,v)为与匹配中心(x,y)距离成反比关系的权重系数：其中，e为加权系数调节常量，μ1和μ2为图像I和T的加权灰度均值：其中，N表示模板图像中包含的像素数量。(三)有益效果从上述技术方案可以看出，本专利技术基于矢量底图匹配的星载光学遥感影像自动校正方法至少具有以下有益效果其中之一：(1)采用矢量底图作为控制地图，通过指定分辨率地理编码，拓展了星载光学遥感影像自动校正处理可使用的控制底图类型，避免了待匹配图像间的尺度和旋转差异，有效解决无传统光学控制影像覆盖区域的星载光学遥感影像自动校正问题。(2)通过统计二值化栅格图像中非零像素数，在分块区域内快速挑选纹理丰富的切片作为待匹配切片，提高匹配过程稳定性以及得到控制点的分布均匀度。(3)结合地物目标尺寸和图像分辨率确定LoG算子的尺寸，不同于普通的边缘检测算法提取的目标边缘，本专利技术提取的是目标中心线，对应矢量底图中记录的信息，提升了匹配结果准确性。(4)通过加权模板匹配方法修正星载光学遥感影像景内畸变引起的控制点定位精度偏差，去除景内畸变对匹配结果的影响，保证校正结果的准确性，提高了影像自动校正精度，稳定度好。附图说明通过附图所示，本专利技术的上述及其它目的、特征和优势将更加清晰。在全部附图中相同的附图标记指示相同的部分。并未刻意按实际尺寸等比例缩放绘制附图，重点在于示出本专利技术的主旨。图1为本专利技术实施例的基于矢量底图匹配的星载光学遥感影像自动校正方法流程图。图2为本专利技术实施例的基于矢量底图匹配的星载光学遥感影像自动校正方法的矢量切片图。图3为本专利技术实施例的基于矢量底图匹配的星载光学遥感影像自动校正方法的星载光学遥感图像与矢量切片自动匹配结果图。图4为本专利技术实施例的基于矢量底图匹配的星载光学遥感影像自动校正方法的星载光学遥感图像校正精度检查点分布图。图5为本专利技术实施例的基于矢量底图匹配的星载光学遥感影像自动校正方法处理高分一号遥感影像前后的定位精度对比检查结果图。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于矢量底图匹配的星载光学遥感影像自动校正方法，其特征在于，包括：步骤A，将待校正影像按照指定分辨率进行地理编码；步骤B，将矢量图按所述指定分辨率转换为二值化栅格图像，统一待校正影像与矢量图的分辨率；步骤C，以矢量图作为控制底图，根据待校正影像和控制底图的地理信息确定图像间的共同区域；步骤D，在上述步骤C确定的共同区域内，进行同分辨率待校正影像与二值化控制底图自动匹配处理，将得到的匹配点对作为控制点校正遥感影像。

【技术特征摘要】
1.一种基于矢量底图匹配的星载光学遥感影像自动校正方法，其特征在于，包括：步骤A，将待校正影像按照指定分辨率进行地理编码；步骤B，将矢量图按所述指定分辨率转换为二值化栅格图像，统一待校正影像与矢量图的分辨率；步骤C，以矢量图作为控制底图，根据待校正影像和控制底图的地理信息确定图像间的共同区域；步骤D，在上述步骤C确定的共同区域内，进行同分辨率待校正影像与二值化控制底图自动匹配处理，将得到的匹配点对作为控制点校正遥感影像。2.如权利要求1所述的基于矢量底图匹配的星载光学遥感影像自动校正方法，其特征在于，在所述步骤A中，待校正影像通过自带的RPC文件进行地理编码，利用有理多项式模型确定原始待校正影像的像面坐标(Line、Sample)与地面三维坐标(Longitude、Latitude、Height)的关系：其中，an,bn,cn,dn为RPC参数，其中，n为1、2、3……20，P,L,H为正则化的地面坐标，X,Y为正则化的像面坐标；LAT_OFF、LAT_SCALE、LONG_OFF、LONG_SCALE、HEIGHT_OFF、HEIGHT_SCALE为地面坐标的正则化参数；SAMPLE_OFF、SAMPLE_SCALE、LINE_O...

【专利技术属性】
技术研发人员：王峰，尤红建，杨思全，仇晓兰，刘佳音，张薇，
申请(专利权)人：中国科学院电子学研究所，民政部国家减灾中心，
类型：发明
国别省市：北京,11