高分辨率卫星遥感立体影像处理模型与算法

【摘要】： 基于高分辨率遥感影像的空间信息处理技术是当前数字摄影测量、地理信息系统及其相关学科的重点研究领域。本文针对高分辨率卫星遥感线阵CCD推扫式立体影像的处理，系统地研究了传感器几何模型、影像核线模型和影像匹配方面的理论和应用技术；并探讨了高分辨率遥感影像上规则地物的快速提取技术。本文完成的主要工作体现在以下几个方面： 1．从平行投影的几何关系分析、投影性质的转换、严格仿射变换数学模型的建立等方面，深入研究了基于仿射变换的传感器模型，给出了实验结果和分析结论。研究结果表明，该方法可以产生一个精度高并且稳定的模型定向结果。 2．针对高分辨率遥感影像，探讨了基于有理函数的广义传感器模型，在模型的建立、立体交会解法、控制方案、理论特性等方面进行了系统的研究和分析。研究结果表明，通过适当方式构建的有理函数模型其拟和误差可以忽略，因此可以替代严格成像模型完成摄影测量处理，同时无物理意义的有理函数系数可以有效地实现传感器成像信息的隐藏。 3．通过线阵CCD推扫式影像和框幅式中心投影影像核线理论的对比研究，利用投影轨迹法建立了线阵CCD推扫式影像的核线模型，分析和总结了它的基本特性；针对基于共线方程的简化传感器模型，提出了一种新的核线模型；对框幅式中心投影立体影像和线阵CCD推扫式立体影像，利用计算机视觉中的基本矩阵研究核线关系的建立，提出了一种单纯依靠同名点坐标关系的核线模型解法； 4．通过深入研究基于投影轨迹法的核线模型，提出了动态核线的近似直线约束方法，建立了线阵CCD推扫式影像立体匹配的核线约束条件；在核线应用分析的基础上，结合影像立体成像的特点，提出了一种基于核线的成像约束方法。 5．针对线阵CCD推扫式遥感立体影像因成像条件不同而引起的色调差异显著和几何变形较大的情况，提出一种基于直方图不变矩、图像不变矩以及灰度加权窗口三级匹配基元的匹配方案。这种方法不仅考虑灰度信息而且顾及影像特征，利用该方法匹配的结果在精度、速度、可靠性方面比传统方法有明显的提高。 6．从数据源、目标模型、提取策略、识别与检测、提取与重建及自动化程度等方面系统地分析了基于遥感影像的建筑物提取与重建技术；针对高分辨率遥感影像，提出一种二维图像和三维高度信息相结合的规则建筑物快速提取方法。实验结果表明，该方案对高分辨率遥感影像上规则建筑物的提取效果显著。