基于地面控制点数据库建立地表纹理基准面的方法技术

本申请公开了一种基于地面控制点数据库建立地表纹理基准面的方法，包括：获取遥感影像和卫星影像；提取遥感影像和卫星影像的特征点；对遥感影像的特征点与卫星影像的特征点进行相似性匹配，得到初始匹配特征点对，并将正确的特征点对中卫星影像的特征点作为辅助控制点；将辅助控制点和大地控制点散布在遥感影像中，利用仿射变换模型配准遥感影像，得到第一级遥感影像；对第一级遥感影像的像元进行灰度值赋值，得到第二级遥感影像；对多个区域执行上述处理以获得对应的多个第二级遥感影像；对多个第二级遥感影像的重叠区域进行镶嵌，得到最小灰度差镶嵌线；消除最小灰度差镶嵌线两侧的色彩差异，得到全区域地表纹理基准面。利用本申请能够快速建立全区域地表纹理基准面。用本申请能够快速建立全区域地表纹理基准面。用本申请能够快速建立全区域地表纹理基准面。

【技术实现步骤摘要】
基于地面控制点数据库建立地表纹理基准面的方法


[0001]本申请涉及遥感影像数据处理
，特别涉及基于地面控制点数据库建立地表纹理基准面的方法。

技术介绍

[0002]目前以大地控制点作为加密低等点及测图控制的基础，并为经济建设、国防建设和科学研究提供精确的水平和高度位置。但是大地控制点两点之间间距大，分布稀疏，不利于非专业人员定位、距离测量以及工程规划等应用，使用繁琐；以及大地控制点以坐标表示地理位置，缺少直观的视觉效果，不能形象的体现出地物在空间上的分布特征。另外，当前遥感技术快速发展并得到了广泛应用，随之而来的海量遥感影像需要适时处理，这既是挑战也是遥感产业化应用的机会。遥感影像的颜色表达不同地物的光谱特征、影像纹理表达地物在空间上的分布特征，这些是研究者认识地表覆盖和进行土地利用的第一手资料。如何利用遥感影像完善大地控制点数据库、建立全区域地表纹理基准面，是遥感影像研究的重要内容。

技术实现思路

[0003]针对现有技术中存在的技术问题，本申请提出了一种基于地面控制点数据库建立地表纹理基准面的方法，能够解决至少一种技术问题。
[0004]本申请提出的基于地面控制点数据库建立地表纹理基准面的方法包括：获取高分辨率遥感影像，所述高分辨率遥感影像的分辨率在米级或亚米级；获取商业软件中的卫星影像作为基准影像，所述卫星影像的分辨率在米级；采用Forstner算子计算所述高分辨率遥感影像中的像元的罗伯特梯度和以像元为中心的窗口的灰度协方差矩阵，其中以具有尽可能小且接近圆的误差椭圆的点，作为所述高分辨率遥感影像的特征点；将所述卫星影像均匀网格化，在每个网格内采用Forstner算子进行计算以提取所述卫星影像的特征点；对所述高分辨率遥感影像的特征点与所述卫星影像的特征点进行相似性匹配，得到初始匹配特征点对，其中将距离最小的特征点对选取为同名特征点对；将初始匹配特征点对中误配的特征点对剔除，保留正确的特征点对，并将正确的特征点对中卫星影像的特征点作为辅助控制点；将辅助控制点和大地控制点散布在所述高分辨率遥感影像中，采用最近距离法构建多个三角形，在每个三角形区域内利用仿射变换模型配准遥感影像，得到第一级高分辨率遥感影像，其中大地控制点是具有统一精度的水平位置和高程的点；采用双线性插值法对第一级高分辨率遥感影像中的所有像元进行灰度值赋值处理，得到第二级高分辨率遥感影像；对多个区域执行上述处理以获得对应的多个第二级高分辨率遥感影像；对多个第二级高分辨率遥感影像的重叠区域进行镶嵌处理，得到最小灰度差镶嵌线，其中最小灰度
差镶嵌线为重叠区域中灰度值最小的镶嵌线；采用加权平均方法对重叠区域内的像元进行像元值叠加处理，以消除最小灰度差镶嵌线两侧的色彩差异，得到全区域地表纹理基准面。
[0005]可选的，所述采用加权平均方法对重叠区域内的像元进行像元值叠加处理，包括：在像元叠加中，对距离最小灰度差镶嵌线近的像元赋予第一权值，对距离镶嵌线远的像元赋予第二权值，通过第一权值和第二权值重新计算最小灰度差镶嵌线两侧的像元值，其中第一权值高于第二权值。
[0006]可选的，所述仿射变换模型表示为式（1）：
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（1）其中，为未知参数，为像元的坐标。
[0007]可选的，所述将初始匹配特征点对中误配的特征点对剔除，保留正确的特征点对，包括：当第一初始匹配特征点对的相位相似性配准参数大于度量阈值时，所述第一初始匹配特征点对为配准特征对，保留所述配准特征对；当第二初始匹配特征点对的相位相似性配准参数小于所述度量阈值时，所述第二初始匹配特征点对为误配特征对，剔除所述误配特征对；其中，所述度量阈值根据最大类间差的方法确定。
[0008]可选的，所述相位相似性配准参数的计算式为式（2）：
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（2）其中，和是相位谱信息，当N为像元总数时，，；，，。
[0009]可选的，对所述高分辨率遥感影像的特征点与所述卫星影像的特征点进行相似性匹配，得到初始匹配特征点对，包括：按照式（3），在基于尺度不变性特征的匹配测度中，选取差平方和测度： （3）其中，为差平方和，当取最小值时，等价于在多维空间中点与点之间的距离最小，认为点与点是初始匹配特征点对。
[0010]本申请还提出一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序指令，所述计算机程序指令被处理器执行时实现如上所述的方法。
[0011]本申请还提出一种计算机程序产品，其特征在于，其包括计算机程序指令，所述计算机程序指令被处理器执行时实现如上所述的方法。
[0012]本申请还提出一种基于地面控制点数据库建立地表纹理基准面的装置，包括：获取模块，用于获取高分辨率遥感影像，所述高分辨率遥感影像的分辨率在米级或亚米级；获取商业软件中的卫星影像作为基准影像，所述卫星影像的分辨率在米级；提取模块，采用Forstner算子计算所述高分辨率遥感影像中的像元的罗伯特梯度和以像元为中心的窗口的灰度协方差矩阵，其中以具有尽可能小且接近圆的误差椭圆的点，作为所述高分辨率遥感影像的特征点；将所述卫星影像均匀网格化，在每个网格内采用Forstner算子进行计算以提取所述卫星影像的特征点；剔除模块，用于对所述高分辨率遥感影像的特征点与所述卫星影像的特征点进行相似性匹配，得到初始匹配特征点对，其中将距离最小的特征点对选取为同名特征点对；将初始匹配特征点对中误配的特征点对剔除，保留正确的特征点对，并将正确的特征点对中卫星影像的特征点作为辅助控制点；配准模块，用于将辅助控制点和大地控制点散布在所述高分辨率遥感影像中，采用最近距离法构建多个三角形，在每个三角形区域内利用仿射变换模型配准遥感影像，得到第一级高分辨率遥感影像，其中大地控制点是具有统一精度的水平位置和高程的点；采用双线性插值法对第一级高分辨率遥感影像中的所有像元进行灰度值赋值处理，得到第二级高分辨率遥感影像；镶嵌模块，用于对多个区域执行上述处理以获得对应的多个第二级高分辨率遥感影像；对多个第二级高分辨率遥感影像的重叠区域进行镶嵌处理，得到最小灰度差镶嵌线，其中最小灰度差镶嵌线为重叠区域中灰度值最小的镶嵌线；采用加权平均方法对重叠区域内的像元进行像元值叠加处理，以消除最小灰度差镶嵌线两侧的色彩差异，得到全区域地表纹理基准面。
[0013]本申请实施例使用卫星影像和大地控制点配准某个区域的高分辨率遥感影像，并将不同区域的高分辨率遥感影像镶嵌在一起获得全区域地表纹理基准面。全区域地表纹理基准面中像元密集，能够实现在地面上任何地点的精确定位，为使用者提供详细的地理坐标；影像纹理能够形象生动的表达地物在空间上的分布特征，提高使用者的使用感受；并且全区域地表纹理基准面是覆盖全部地表的栅格数据集，完善和补充了大地控制点数据库，是一种数字化的全球通用的数据信息库，能够进行存储、复制和叠加其他信息，使用者能够利用全区域地表纹理基准面进行空间分析和数据挖掘，是研究者不可或缺的、珍贵的数字资产。
附图说明
[0014]下面，将结合附图对本本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于地面控制点数据库建立地表纹理基准面的方法，包括：获取高分辨率遥感影像，所述高分辨率遥感影像的分辨率在米级或亚米级；获取商业软件中的卫星影像作为基准影像，所述卫星影像的分辨率在米级；采用Forstner算子计算所述高分辨率遥感影像中的像元的罗伯特梯度和以像元为中心的窗口的灰度协方差矩阵，其中以具有尽可能小且接近圆的误差椭圆的点，作为所述高分辨率遥感影像的特征点；将所述卫星影像均匀网格化，在每个网格内采用Forstner算子进行计算以提取所述卫星影像的特征点；对所述高分辨率遥感影像的特征点与所述卫星影像的特征点进行相似性匹配，得到初始匹配特征点对，其中将距离最小的特征点对选取为同名特征点对；将初始匹配特征点对中误配的特征点对剔除，保留正确的特征点对，并将正确的特征点对中卫星影像的特征点作为辅助控制点；将辅助控制点和大地控制点散布在所述高分辨率遥感影像中，采用最近距离法构建多个三角形，在每个三角形区域内利用仿射变换模型配准遥感影像，得到第一级高分辨率遥感影像，其中大地控制点是具有统一精度的水平位置和高程的点；采用双线性插值法对第一级高分辨率遥感影像中的所有像元进行灰度值赋值处理，得到第二级高分辨率遥感影像；对多个区域执行上述处理以获得对应的多个第二级高分辨率遥感影像；对多个第二级高分辨率遥感影像的重叠区域进行镶嵌处理，得到最小灰度差镶嵌线，其中最小灰度差镶嵌线为重叠区域中灰度值最小的镶嵌线；采用加权平均方法对重叠区域内的像元进行像元值叠加处理，以消除最小灰度差镶嵌线两侧的色彩差异，得到全区域地表纹理基准面。2.根据权利要求1所述的基于地面控制点数据库建立地表纹理基准面的方法，其特征在于，所述采用加权平均方法对重叠区域内的像元进行像元值叠加处理，包括：在像元叠加中，对距离最小灰度差镶嵌线近的像元赋予第一权值，对距离镶嵌线远的像元赋予第二权值，通过第一权值和第二权值重新计算最小灰度差镶嵌线两侧的像元值，其中第一权值高于第二权值。3.根据权利要求1所述的基于地面控制点数据库建立地表纹理基准面的方法，其特征在于，所述仿射变换模型表示为式（1）：
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（1）其中，为未知参数，为像元的坐标。4.根据权利要求1所述的基于地面控制点数据库建立地表纹理基准面的方法，其特征在于，所述将初始匹配特征点对中误配的特征点对剔除，保留正确的特征点对，包括：当第一初始匹配特征点对的相位相似性配准参数大于度量阈值时，所述第一初始匹配特征点对为配准特征对，保留所述配准特征对；当第二初始匹配特征点对的相位相似性配准参数小于所述度量阈值时，所述第二初始匹配特征点对为误配特征对，剔除所述误配特征对；其中，所述度量阈值根据最大类间差的方法确定。5.根据权利要求4所述的基于地面控制点数据库建立地表纹理基准面的方法，其特征
在于，所述相位相似性配准参数的计算式为式（2）：
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【专利技术属性】
技术研发人员：虢建宏，王世金，徐颖，王月，
申请(专利权)人：数字太空北京科技股份公司，
类型：发明
国别省市：