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缺少控制点的无人机遥感影像几何校正技术研究

李峥  
【摘要】: 由于无人机低空遥感系统具有机动灵活、经济高效的优势和对地快速实时的调查监测,已广泛应用于各种资源勘探、灾害监测等领域。在“5.12汶川地震”抗震救灾期间,利用无人机搭载多种传感器在第一时间获得了重灾区的高分辨率(0.2m-0.4m)遥感影像数据。由于震后地理环境恶劣,滑坡、崩塌、泥石流等频发,道路损毁,不可能设置地面控制点,无法应用传统的多项式拟合法进行几何校正。此外,无人机遥感影像像幅小、数量多、影像预处理工作量大、效率低,严重影响了最终影像拼接的效果和灾害信息提取质量,制约了无人机遥感数据的应用。为了使无人机遥感数据能够快速有效的应用于灾害信息的提取和分析,需要建立相应的处理模型,在缺少地面控制点的情况下能够完成无人机遥感影像几何校正。 针对无人机低空遥感影像应用中存在的问题,本文主要研究以下几方面内容: 分析引起无人机遥感影像出现几何畸变的主要因素,根据无人机低空遥感系统的工作环境,讨论不同来源的误差对整个图像预处理的精度影响,从而有针对性的利用飞行姿态参数对无人机遥感影像进行几何校正。 建立了基于飞行姿态变化的无人机遥感影像几何校正模型。在构建无人机遥感影像成像模型的基础上,逐一讨论了因俯仰角、滚转角、偏航角和航高等飞行姿态参数的变化对无人机遥感影像上所成像点与对应物点之间关系的影响。相比经典的多项式拟合法,该方法降低了无人机遥感影像预处理过程对地面控制点的要求,提高了缺少地面控制点的情况下无人机遥感数据预处理的速度和精度。 根据建立的几何校正模型,进行算法设计,并实现了无人机遥感影像几何校正试验软件,可用于缺少地面控制点的情况下利用飞行姿态信息对无人机遥感影像进行快速的几何校正处理,为后续影像的快速拼接和信息定量提取提供有力的技术支持。 通过试验对比分析,对该几何校正算法的处理结果进行了质量评价。通过Ashtech GPS测量系统采集地面控制点信息,使用ENVI软件中的传统多项式拟合法对平乐镇中心区域的遥感影像进行几何校正,以此作为评价处理结果的主要依据。综合评价表明,利用所设计的几何校正算法,可在缺少控制点的情况下快速获取具有良好校正效果的高分辨率遥感影像,提高了无人机遥感影像数据处理的质量、速度和精度。


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