本發(fā)明涉及影像處理，特別是一種基于多光譜影像幾何糾正方法。

背景技術：

1、多光譜遙感對地觀測是人類獲取地球空間信息的重要手段之一，在國民經(jīng)濟建設和國防建設中具有不可替代的作用。隨著航天技術、傳感器技術的發(fā)展，一個多層次、多角度、全方位和全天候的全球立體對地觀測網(wǎng)正在形成—高、中、低軌道結合，大、中、小協(xié)同，粗、細、精分辨率互補。

2、隨著多光譜遙感對地觀測技術的發(fā)展，從多光譜遙感影像中提取信息，把多光譜遙感影像投影在某一固定的參照系統(tǒng)中并修正原始影像所存在的幾何畸變通常稱之為多光譜影像幾何糾正，以便進行影像信息的幾何量測、相互比較和復合分析；在該階段產(chǎn)生的誤差，將會影響后續(xù)的一系列分析和決策。因此，如何將多光譜遙感影像精確地投影到規(guī)定的參照系統(tǒng)中、準確消除原始影像所存在的幾何變形是多光譜遙感影像處理和應用的一項關鍵技術。

3、多光譜遙感影像幾何糾正研究的問題主要集中在：遙感象元的幾何畸變是系統(tǒng)誤差(滾動、俯仰、航偏等)與隨機誤差(偏離星下觀測導致的地形起伏位移)的疊加形成的，多光譜遙感影像覆蓋的地表起伏具有隨機性的特點。尤其在我國的廣大山區(qū)，通過多項式的變換僅能消除由于震動、翻滾等造成的影像系統(tǒng)幾何誤差，而由于地形起伏引起的隨機誤差需要根據(jù)山體海拔、高度及側視角度信息進行逐像元的校正，幾何定位不準確及山區(qū)地形畸變誤差是限制了多光譜影像的應用。傳統(tǒng)幾何糾正算法需手工選取控制點，十分耗時且精度較低，難以滿足海量遙感數(shù)據(jù)處理的需求。因此，本發(fā)明設計一種實現(xiàn)自動化的幾何糾正與正射校正，獲取高精度的影像定位的方法。

技術實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提供一種基于多光譜影像幾何糾正方法，通過捕捉地面控制點，利用地面控制點與元數(shù)據(jù)的仿射變換實現(xiàn)輻射定向，達到對多光譜影像自動幾何糾正的目的。

2、實現(xiàn)本發(fā)明目的的技術解決方案為：

3、一種基于多光譜影像幾何糾正方法，該方法包括：

4、對原始多光譜影像進行特征提取，生成地面控制點；

5、構建幾何糾正模型，模型中存儲有元數(shù)據(jù)，確定地面控制點與元數(shù)據(jù)之間的仿射變換關系；

6、將新的多光譜影像輸入模型中進行幾何糾正，輸出正射影像。

7、進一步的，元數(shù)據(jù)包括原始多光譜影像的數(shù)據(jù)標簽和屬性信息，屬性信息包括原始多光譜影像的獲取日期、波段信息、分辨率、地理位置。

8、進一步的，計算原始多光譜影像中各像素的梯度值，計算以各像素為中心的每個窗口沿四周方向移動后的灰度變化度量，并將得到的每個灰度變化度量分別與預設經(jīng)驗閾值進行比較，確定待選點；從待選點的協(xié)方差矩陣中選取極值點為地面控制點。

9、進一步的，對元數(shù)據(jù)進行預處理，具體包括：在元數(shù)據(jù)中提取一個地理參考點，創(chuàng)建以該地理參考點為中心，半徑為d的第一窗口；創(chuàng)建以原始多光譜影像中各地面控制點分別為中心，半徑為d的若干個搜索窗口；將第一窗口分別與每個搜索窗口做匹配，其中匹配相似度最大的搜索窗口中的地面控制點為該地理參考點的同名點。

10、進一步的，確定地面控制點與元數(shù)據(jù)之間的仿射變換關系為：設置區(qū)域矩陣，獲取地面控制點在區(qū)域矩陣中的長度面，結合地面控制點在原始多光譜影像中的長度，生成仿射變換矩陣；具體矩陣表達式為：

11、式中：?為原始多光譜影像的原點在新坐標系中的坐標值，?為原始多光譜影像中地面控制點的坐標，?為區(qū)域矩陣中地面控制點的坐標，?、?為原坐標系兩坐標軸的單位長度，以區(qū)域矩陣對應軸的長度單位表示，?為區(qū)域矩陣選定參照點的比例因子，、?為原始多光譜影像兩坐標軸旋轉到與區(qū)域矩陣對應坐標軸重合需要轉動的角度，逆時針旋轉為正；當?shù)孛婵刂泣c為直角坐標系，從原始多光譜影像轉換到區(qū)域矩陣，兩坐標軸的旋轉角度相等，?。

12、進一步的，利用仿射變換矩陣對原始多光譜影像的地面控制點及同名點進行輻射定向，對新的多光譜影像與原始多光譜影像重疊匹配產(chǎn)生的誤差進行區(qū)域網(wǎng)平差處理，完成對新的多光譜影像的幾何糾正。

13、進一步的，在新的多光譜影像經(jīng)過幾何糾正生成正射影像中像素后，對原始多光譜影像進行重采樣。

14、進一步的，當正射影像的像素在原始多光譜影像中的坐標值為整數(shù)時，將像素對應原始多光譜影像的已有亮度值直接取出填入新的多光譜影像中；反之，當正射影像的像素在原始多光譜影像中的坐標值非整數(shù)時，采用插值法把像素周圍坐標值為整數(shù)的其他像素，且對其他像素坐標對應原始多光譜影像的已有亮度值進行累計得到像素的新亮度值，再填入新的多光譜影像中。

15、一種多光譜影像設備，該設備包括：

16、存儲器，用于存儲計算機程序；

17、處理器，用于執(zhí)行計算機程序時實現(xiàn)基于多光譜影像幾何糾正方法的步驟。

18、一種計算機可讀存儲介質(zhì)，該計算可讀存儲介質(zhì)上存儲有計算機程序，計算機程序被處理器執(zhí)行時實現(xiàn)基于多光譜影像幾何糾正方法的步驟。

19、本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比，其顯著優(yōu)點是：采用幾何糾正方法，顯著地提高多光譜遙感影像的正射糾正效率，為海量多光譜遙感數(shù)據(jù)加工處理提供嚴密的幾何數(shù)據(jù)基準；并且，在幾何糾正過程中增加區(qū)域網(wǎng)處理，通過各影像重疊匹配的連接點和控制點，恢復影像之間的相對位置和絕對位置，確保影像的定位和接邊精度。

技術特征：

1.一種基于多光譜影像幾何糾正方法，其特征在于：所述方法包括：

2.根據(jù)權利要求1所述的基于多光譜影像幾何糾正方法，其特征在于：所述元數(shù)據(jù)包括所述原始多光譜影像的數(shù)據(jù)標簽和屬性信息，所述屬性信息包括所述原始多光譜影像的獲取日期、波段信息、分辨率、地理位置。

3.根據(jù)權利要求2所述的基于多光譜影像幾何糾正方法，其特征在于：計算所述原始多光譜影像中各像素的梯度值，計算以各像素為中心的每個窗口沿四周方向移動后的灰度變化度量，并將得到的每個灰度變化度量分別與預設經(jīng)驗閾值進行比較，確定待選點；從待選點的協(xié)方差矩陣中選取極值點為地面控制點。

4.根據(jù)權利要求3所述的基于多光譜影像幾何糾正方法，其特征在于：對所述元數(shù)據(jù)進行預處理，具體包括：在所述元數(shù)據(jù)中提取一個地理參考點，創(chuàng)建以該地理參考點為中心，半徑為d的第一窗口；創(chuàng)建以所述原始多光譜影像中各地面控制點分別為中心，半徑為d的若干個搜索窗口；將第一窗口分別與每個搜索窗口做匹配，其中匹配相似度最大的搜索窗口中的地面控制點為該地理參考點的同名點。

5.根據(jù)權利要求4所述的基于多光譜影像幾何糾正方法，其特征在于：所述確定地面控制點與元數(shù)據(jù)之間的仿射變換關系為：設置區(qū)域矩陣，獲取地面控制點在區(qū)域矩陣中的長度面，結合地面控制點在所述原始多光譜影像中的長度，生成仿射變換矩陣；具體矩陣表達式為：

6.根據(jù)權利要求5所述的基于多光譜影像幾何糾正方法，其特征在于：利用所述仿射變換矩陣對所述原始多光譜影像的地面控制點及所述同名點進行輻射定向，對所述新的多光譜影像與所述原始多光譜影像重疊匹配產(chǎn)生的誤差進行區(qū)域網(wǎng)平差處理，完成對所述新的多光譜影像的幾何糾正。

7.根據(jù)權利要求6所述的基于多光譜影像幾何糾正方法，其特征在于：在所述新的多光譜影像經(jīng)過幾何糾正生成正射影像中像素后，對所述原始多光譜影像進行重采樣。

8.根據(jù)權利要求7所述的基于多光譜影像幾何糾正方法，其特征在于：當所述正射影像的像素在所述原始多光譜影像中的坐標值為整數(shù)時，將所述像素對應原始多光譜影像的已有亮度值直接取出填入所述新的多光譜影像中；反之，當所述正射影像的像素在所述原始多光譜影像中的坐標值非整數(shù)時，采用插值法把所述像素周圍坐標值為整數(shù)的其他像素，且對其他像素坐標對應原始多光譜影像的已有亮度值進行累計得到所述像素的新亮度值，再填入所述新的多光譜影像中。

9.一種多光譜影像設備，其特征在于，包括：

10.一種計算機可讀存儲介質(zhì)，其特征在于：所述計算可讀存儲介質(zhì)上存儲有計算機程序，所述計算機程序被處理器執(zhí)行時實現(xiàn)如權利要求1至8任一項基于多光譜影像幾何糾正方法的步驟。

技術總結
本發(fā)明涉及一種基于多光譜影像幾何糾正方法，該方法包括：對原始多光譜影像進行特征提取，生成地面控制點；構建幾何糾正模型，模型中存儲有元數(shù)據(jù)，確定地面控制點與元數(shù)據(jù)之間的仿射變換關系；將新的多光譜影像輸入模型中進行幾何糾正，輸出正射影像。本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比，其顯著優(yōu)點是：采用幾何糾正方法，顯著地提高多光譜遙感影像的正射糾正效率，為海量多光譜遙感數(shù)據(jù)加工處理提供嚴密的幾何數(shù)據(jù)基準；并且，在幾何糾正過程中增加區(qū)域網(wǎng)處理，通過各影像重疊匹配的連接點和控制點，恢復影像之間的相對位置和絕對位置，確保影像的定位和接邊精度。

技術研發(fā)人員：翟瑞聰,鄧傳華,陳逸嘉,張嘉偉,謝雅祺,葉廣賢
受保護的技術使用者：南方電網(wǎng)通用航空服務有限公司
技術研發(fā)日：
技術公布日：2025/5/15