一种航空三线阵相机影像的正解纠正方法及系统技术方案

本发明专利技术提供一种航空三线阵相机影像的正解纠正方法及系统，按照成像方程将原始影像直接投影到目标影像，在目标影像上对原始像素的灰度进行按权拆分，将整像素拆分为子像素再重新组合出目标影像，最终实现线阵影像正解法纠正。本发明专利技术提取每个目标位置在目标影像上4个像元的权重；根据权重将原始像元的灰度值分解到像元，将分配的灰度和权重分别累加入目标像元相应变量中；根据目标像元获得的灰度值和权重做归一化，形成目标影像；检测目标影像，若权重小于预设阈值，则采用邻近像元的平均值进行弥补。本方法可有效解决航空线阵影像反解法中相邻行目标不连续引起的精度问题，显著提升线阵影像纠正精度和质量，特别适用于航空三线阵相机的影像纠正。相机的影像纠正。相机的影像纠正。

【技术实现步骤摘要】
一种航空三线阵相机影像的正解纠正方法及系统


[0001]本专利技术涉及遥感影像纠正
，具体设计一种航空三线阵相机影像的正解纠正方法，其中目标像元拆分是正解纠正方法的关键技术。

技术介绍

[0002]三线阵相机在焦平面上安置三条CCD探测器，在飞行期间，三条CCD线阵同时成像，前视线阵(F)向前倾斜成像，下视线阵(N)垂直对地成像，后视线阵(B)向后倾斜成像，工作原理如图1所示。随着载荷平台向前推扫，相机以一定的频率连续对地面扫描成像，可在每个曝光时刻同时获得三条地面线状影像。
[0003]三线阵相机的原始影像按CCD线进行分别记录，每个CCD线记录一个影像文件，根据连续推扫式成像的原理，影像文件的每一行就是某一时刻CCD线以中心成像方式获取的地面上某一条线的数据。影像每一行以中心成像方式一次成像，因此CCD像元间是连续成像的，也即CCD线方向与地面实际位置是一致的，但是，影像行之间是独立成像，行与行之间在地面没有相邻关系。特别在飞行器受大气气流、飞机发动机震动等影响，飞机姿态不是稳定不变，这样获取的影像存在一定的变形，如图2所示。
[0004]正因为三线阵相机的原始影像存在很大变形，无法进行直接观察和量测，因此必须进行影像纠正，将影像纠正为与实际位置一致的影像，如图3所示。在三线阵处理系统中，原始有变形的影像被称为L0级影像，而纠正变形后的影像被称为L1级影像。
[0005]传统的影像纠正采用反解法影像纠正，基本原理是按照目标影像的整像素位置(也即行列号)，根据成像方程求解目标影像在原始影像中的位置，然后对原始影像进行子像素插值获取其灰度，并放值于目标影像位置上。
[0006]在反解法影像纠正过程中，对原始影像进行子像素插值时，必须要求参与插值的影像是连续成像，也就是各相邻像素在原始目标上是连续的。但是，对于航空线阵影像，由于在成像过程中，其飞行平台受自然环境和飞行载体的影响无法像卫星线阵相机一样稳定，从而导致航空线阵影像的相邻扫描行不一定是连续目标，因此常规的反解法影像纠正对于航空线阵影像存在理论缺陷，纠正处理的精度损失严重。
[0007]为此，本专利技术提出了一种航空三线阵相机的正解影像纠正方法，按照成像方程将原始影像直接投影到目标影像，在目标影像上对原始像素的灰度进行按权进行子像素拆分，重新组合出目标影像，最终实现线阵影像的正解方式纠正。

技术实现思路

[0008]本专利技术主要解决航空三线阵相机获取的影像采用常规反解法纠正影像精度损失大的问题。
[0009]本专利技术技术方案提供一种航空三线阵相机影像的正解纠正方法，按照成像方程将原始影像直接投影到目标影像，在目标影像上对原始像素的灰度进行按权拆分，将整像素拆分为子像素再重新组合出目标影像，最终实现线阵影像的正解法纠正。
[0010]而且，实现过程包括以下步骤，
[0011]步骤1，先将待纠正的线阵大影像划分形成逻辑影像块，然后按逻辑影像块分配浮点型和短整型的二维内存空间；
[0012]步骤2，使用线阵影像的内外方位元素，通过成像共线方程将当前逻辑影像块的每个像素直接投影到目标空间中，由原始影像像素的像点坐标计算出相应目标影像坐标；
[0013]步骤3，基于步骤2所得投影到目标影像上的坐标将整像素拆分为子像素再重新组合目标影像，包括提取每个目标位置在目标影像上4个像元的权重；根据权重将原始像元的灰度值分解到4个像元，将分配的灰度和权重分别累加入目标像元相应变量中；在投影完所有像元后，根据目标像元获的灰度值和权重做归一化处理，形成目标影像；检测目标影像，若发现权重小于预设阈值，则采用邻近像元的平均值赋予本像元进行弥补；
[0014]步骤4，对待纠正的线阵大影像的其他逻辑影像块，重复进行步骤2和步骤3的操作，直到所有逻辑影像块都完成纠正，获取最终纠正影像。
[0015]而且，步骤1中分配浮点型和短整型的二维内存空间后，浮点型内存空间在后续处理中用于存储每个像素的累计权重，短整型内存空间用于存储逻辑影像块的灰度信息。
[0016]而且，步骤2中，使用内外方位元素将影像直接投影的目标空间时，采用直接投影的正解法，避免线阵影像反解法的迭代计算引入的误差和时间消耗。
[0017]而且，步骤3中，提取每个目标位置在目标影像上4个相邻像元的权重采用以下公式，
[0018]c＝(int)x
[0019]r＝(int)y
[0020]dx＝x
‑
c
[0021]dy＝y
‑
r
[0022]q00＝(1
‑
dx)
×
(1
‑
dy)
[0023]q01＝(1
‑
dx)
×
dy
[0024]q10＝dx
×
(1
‑
dy)
[0025]q11＝dx
×
dy
[0026]公式中，(int)表示对浮点数取整操作；c,r是目标像元的行列数；x,y是目标像元的准确坐标；dx,dy是准确坐标与行列数的差值，表示子像素部分；q00,q01,q10,q11是目标像元4邻域权重。
[0027]而且，预设阈值取0.15。
[0028]另一方面，本专利技术还提供一种航空三线阵相机影像的正解纠正系统，用于实现如上所述的一种航空三线阵相机影像的正解纠正方法。
[0029]而且，包括以下模块，
[0030]第一模块，用于先将待纠正的线阵大影像划分形成逻辑影像块，然后按逻辑影像块分配浮点型和短整型的二维内存空间；
[0031]第二模块，用于使用线阵影像的内外方位元素，通过成像共线方程将当前逻辑影像块的每个像素直接投影到目标空间中，由原始影像像素的像点坐标计算出相应目标影像坐标；
[0032]第三模块，用于基于第二模块所得投影到目标影像上的坐标将整像素拆分为子像
素再重新组合目标影像，包括提取每个目标位置在目标影像上4个像元的权重；根据权重将原始像元的灰度值分解到4个像元，将分配的灰度和权重分别累加入目标像元相应变量中；在投影完所有像元后，根据目标像元获的灰度值和权重做归一化处理，形成目标影像；检测目标影像，若发现权重小于预设阈值，则采用邻近像元的平均值赋予本像元进行弥补；
[0033]第四模块，用于对待纠正的线阵大影像的其他逻辑影像块，重复进行第二模块和第三模块的操作，直到所有逻辑影像块都完成纠正，获取最终纠正影像。
[0034]或者，包括处理器和存储器，存储器用于存储程序指令，处理器用于调用存储器中的存储指令执行如上所述的一种航空三线阵相机影像的正解纠正方法。
[0035]或者，包括可读存储介质，所述可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序执行时，实现如上所述的一种航空三线阵相机影像的正解纠正方法。
[0036]本方法可有效解决航空线阵影像反解法中相邻行目标不连续的引起的精度损失问题，显著提升本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种航空三线阵相机影像的正解纠正方法，其特征在于：按照成像方程将原始影像直接投影到目标影像，在目标影像上对原始像素的灰度进行按权拆分，将整像素拆分为子像素再重新组合出目标影像，最终实现线阵影像的正解法纠正。2.根据权利要求1所述航空三线阵相机影像的正解纠正方法，其特征在于：实现过程包括以下步骤，步骤1，先将待纠正的线阵大影像划分形成逻辑影像块，然后按逻辑影像块分配浮点型和短整型的二维内存空间；步骤2，使用线阵影像的内外方位元素，通过成像共线方程将当前逻辑影像块的每个像素直接投影到目标空间中，由原始影像像素的像点坐标计算出相应目标影像坐标；步骤3，基于步骤2所得投影到目标影像上的坐标将整像素拆分为子像素再重新组合目标影像，包括提取每个目标位置在目标影像上4个像元的权重；根据权重将原始像元的灰度值分解到4个像元，将分配的灰度和权重分别累加入目标像元相应变量中；在投影完所有像元后，根据目标像元获的灰度值和权重做归一化处理，形成目标影像；检测目标影像，若发现权重小于预设阈值，则采用邻近像元的平均值赋予本像元进行弥补；步骤4，对待纠正的线阵大影像的其他逻辑影像块，重复进行步骤2和步骤3的操作，直到所有逻辑影像块都完成纠正，获取最终纠正影像。3.如权利要求2所述航空三线阵相机影像的正解纠正方法中，其特征在于：步骤1中分配浮点型和短整型的二维内存空间后，浮点型内存空间在后续处理中用于存储每个像素的累计权重，短整型内存空间用于存储逻辑影像块的灰度信息。4.如权利要求2所述航空三线阵相机影像的正解纠正方法中，其特征在于：步骤2中，使用内外方位元素将影像直接投影的目标空间时，采用直接投影的正解法，避免线阵影像反解法的迭代计算引入的误差和时间消耗。5.如权利要求2所述航空三线阵相机影像的正解纠正方法中，其特征在于：步骤3中，提取每个目标位置在目标影像上4个相邻像元的权重采用以下公式，c＝(int)xr＝(int)ydx＝x
‑
cdy＝y
‑
rq00＝(1
‑
dx)
×
(1
‑
dy)q01＝(1
‑
dx)
×
dyq10＝dx
×...

【专利技术属性】
技术研发人员：段延松，陶鹏杰，柯涛，
申请(专利权)人：武汉大学，
类型：发明
国别省市：