基于有理多项式成像模型的正变换方法

摘要

本发明涉及一种RPC模型正变换方法，该方法将反变换结果引入正变换过程进行迭代变换，其过程包括以下步骤：设置高程、和RPC模型参数，设定地面矩形区域；计算地面矩形区域4角点和中心点的影像像素坐标；计算仿射变换系数；计算量测像点坐标对应的近似经纬度坐标；计算理论像点坐标；计算残差e，如果残差e满足设定的差值范围，输出近似经纬度坐标作为量测像点坐标对应的经纬度坐标，否则调整地面矩形区域，然后返回迭代，直到残差e满足差值范围。本发明的技术方案能够确保在影像供应商提供的有限条件下获得精确的地面点位置，在遥感影像应用领域具有重要意义。

主权项

1.基于有理多项式成像模型的正变换方法，其特征在于：将有理多项式成像模型反变换结果引入有理多项式成像模型正变换过程进行迭代变换，即采用计算机进行以下步骤，步骤1，设置高程数值D_hei和有理多项式成像模型参数，设定中心点经纬度坐标为(D_{lat_off}，D_{lon_off})、边长为D_{lat_scale}和D_{lon_scale}的地面矩形区域，其中4个角点的经纬度坐标为(D_{lat_off}+D_{lat_scale}/2.0，D_{lon_off}+D_{lon_scale}/2.0)；(D_{lat_off}-D_{lat_scale}/2.0，D_{lon_off}+D_{lon_scale}/2.0)；(D_{lat_off}+D_{lat_scale}/2.0，D_{lon_off}-D_{lon_scale}/2.0)；(D_{lat_off}-D_{lat_scale}/2.0，D_{lon_off}-D_{lon_scale}/2.0)；步骤2，利用有理多项式成像模型的反变换模型计算地面矩形区域4个角点和中心点对应的影像像点坐标；步骤3，利用上述5个点的经纬度坐标和影像像点坐标，根据仿射变换关系式$\begin{array}{c}{D}_{\mathrm{lat}}=f_0+f_{1}x+f_{2}y\\ D_{\mathrm{lon}}=g_0+g_{1}x+g_{2}y\end{array},$利用最小二乘原理计算影像的近似仿射变换参数f₀，f₁，f₂，g₀，g₁，g₂，x、y分别表示正则化的影像像点坐标的列数值和行数值，D_lat、D_lon分别表示正则化的地面点坐标的纬度数值和经度数值；步骤4，根据影像的近似仿射变换参数f₀，f₁，f₂，g₀，g₁，g₂求解量测给定的量测像点坐标(x_a，y_a)对应的近似经纬度坐标步骤5，根据有理多项式成像模型的反变换模型计算地面点坐标对应的理论像点坐标(x_b，y_b)；步骤6，计算残差e，计算公式为e＝(|x_a-x_b|)²+(|y_a-y_b|)²如果残差e满足设定的差值范围，直接输出作为量测像点坐标(x_a，y_a)对应的经纬度坐标否则以为中心点经纬度坐标缩小地面矩形区域范围，然后返回步骤2迭代运行，直到残差e满足设定的差值范围，以为中心点经纬度坐标缩小地面矩形区域范围的具体步骤如下，步骤6.1，根据公式PS＝θ×D_{lat_scale}/sqrt((x₁-x₂)*(x₁-x₂)+(y₁-y₂)*(y₁-y₂))计算$(D_{{\mathrm{lat}}_a},D_{{\mathrm{lon}}_a},D_{\mathrm{hei}})$位置附近的影像的像素大小PS，其中像点坐标(x₁，y₁)为地面点所对应的像点坐标，像点坐标(x₂，y₂)为地面点$(D_{{\mathrm{lat}}_a}+\theta \times D_{\mathrm{lat}\_\mathrm{scale}},D_{{\mathrm{lon}}_a},D_{\mathrm{hei}})$所对应的像点坐标，θ为缩小取值系数；步骤6.2，根据像素大小PS调整地面矩形区域范围，地面矩形区域4个角点的经纬度坐标为$(D_{{\mathrm{lat}}_a}+e_s\times \mathrm{PS},D_{{\mathrm{lon}}_a}+e_l\times \mathrm{PS}),$$(D_{{\mathrm{lat}}_a}-e_s\times \mathrm{PS},D_{{\mathrm{lon}}_a}+e_l\times \mathrm{PS}),$$(D_{{\mathrm{lat}}_a}+e_s\times \mathrm{PS},D_{{\mathrm{lon}}_a}-e_l\times \mathrm{PS}),$$(D_{{\mathrm{lat}}_a}-e_s\times \mathrm{PS},D_{{\mathrm{lon}}_a}-e_l\times \mathrm{PS}),$其中e_s＝|x_a-x_b|，表示列方向的残差，e_l＝|y_a-y_b|，表示行方向的残差。