基于規(guī)劃需求的遙感影像正射糾正處理方法探討

馬莉莎

（河北省第三測繪院 河北省石家莊市 050000）

引言

地球是一個特殊的球體，它不是規(guī)矩的圓形，所以在實(shí)際測量的過程中我們要考慮到地球曲率、地球自傳以及衛(wèi)星姿態(tài)等影響因素對于圖像產(chǎn)生的幾何畸變影響，由此就需要我們采用合適的方式進(jìn)行幾何校正，從而能夠消除這些影響因素而導(dǎo)致的圖像幾何畸變，這樣才能夠讓標(biāo)準(zhǔn)圖像或含有特定投影與坐標(biāo)系統(tǒng)的地圖能夠符合有關(guān)配套要求，并保障其具有的空間參數(shù)特性涵蓋空間像素坐標(biāo)的變化與計(jì)算，這其中含有遙感圖像的處理工作以及數(shù)字微分與光學(xué)糾正。光學(xué)矯正采用的時間比較靠前，該技術(shù)能夠用于遙感圖像的早期處理上，其主要目的就是對框幅式的膠片航空影像進(jìn)行必要的糾正，但現(xiàn)階段已經(jīng)很少使用了。現(xiàn)在很多由動態(tài)方式得到的遙感影像能夠達(dá)到完全糾正的效果，只能保障其近似性，如何提升糾正的精準(zhǔn)性這是有關(guān)人員應(yīng)該思考的問題。

1 圖像幾何校正

幾何校正是指由裝載遙感裝置的遙感平臺的運(yùn)動方式（通常指的飛行姿態(tài)）產(chǎn)生的差異性，以及地球曲率與自傳等因素而導(dǎo)致的圖像幾何畸變。如果想要對這種畸變進(jìn)行校正，有效提升原始圖像的精準(zhǔn)性，就要將遙感圖像投影到一個已經(jīng)既定好的地理坐標(biāo)系中，這樣才能為校正工作提供基礎(chǔ)工作面，之后在采用相應(yīng)的校正多項(xiàng)式以及共線方程等公式，并在圖中計(jì)算出地理坐標(biāo)，從而保障校正的精準(zhǔn)性。

正射校正的方法有很多中，但最為重要的兩種還是嚴(yán)格物理模型以及通用經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ汀５谝环N嚴(yán)格物理模型最具有代表性的就是共線方程，但為了保障共線方程的精度，就需要有更多的數(shù)據(jù)支持，如傳感器的軌道參數(shù)等；而第二種經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ驮趯?shí)際應(yīng)用的過程中就顯得比較靈活，只要確保控制點(diǎn)的數(shù)量滿足需要則可以獲得正射影像，但是擁有這些優(yōu)點(diǎn)的同時，這種方法還存在著很多局限性，其精度常常會受到很多因素的控制與影響。現(xiàn)階段應(yīng)用最多的還是基于立體像對的數(shù)字?jǐn)z影測量方法。但在實(shí)際工作的過程中，立體像對遙感影像獲取成本較高，且技術(shù)要求更高，現(xiàn)階段針對這方面的研究中，對于算法差異的研究較少，不能很好的保障糾正遙感成像的速度與精準(zhǔn)度。

2 正射校正的主要算法

2.1 共線方程模型

在攝影測量之中，最為基礎(chǔ)的就是共線方程，也是現(xiàn)階段研究數(shù)量最多、使用面最廣的幾何模型。對于共線方程的校正方法是基于傳感器成像時遙感平臺的飛行姿勢與位置來的計(jì)算與模擬之上，對成像瞬間的像方空間與物方空間的關(guān)系進(jìn)行設(shè)定，因此，該方法普遍被認(rèn)為是現(xiàn)代校正方式里精準(zhǔn)度最高的。在共線方程中，通常情況下有兩種情況，即姿態(tài)參數(shù)與軌道參數(shù)的已知與未知。現(xiàn)階段對于共線方程的研究主要在計(jì)算方位元素的過程中，并針對其中的問題提出了諸多算法，如合并相關(guān)項(xiàng)、阻尼最小二乘法，雖然這些方法在研究的過程中很難呈現(xiàn)出滿意效果，但卻能滿足正射校正的諸多要求。

2.2 基于仿射變換的嚴(yán)格幾何模型

現(xiàn)階段，高分辨率遙感影像研究已經(jīng)成為一個焦點(diǎn)話題，出現(xiàn)了很多服務(wù)于高分辨率遙感影像的處理技術(shù)，這其中基于仿射變換的幾何模型以及有理函數(shù)模型就是一種較為突出的代表。

高分辨率衛(wèi)星傳感最主要的特點(diǎn)就是窄視場角與長焦距，通過各種方法我們發(fā)現(xiàn)，在這種成像關(guān)系中，如果采用共線方程來進(jìn)行描述，則會加強(qiáng)定向參數(shù)之間的關(guān)聯(lián)性，從而對其成像的精準(zhǔn)度與穩(wěn)定性造成很大的影響。

2.3 改進(jìn)型多項(xiàng)式模型

這種改進(jìn)型多項(xiàng)式的傳感器模型是一種相對較簡易的通用成像傳感模型，其運(yùn)行原理較為主觀，且計(jì)算相對簡單，尤其是在地面狀況較好，高低起伏不大的情況下，成像的精準(zhǔn)度會大大提升。改進(jìn)多項(xiàng)式模型的基本方法是采用運(yùn)用影像自身的變形規(guī)律對其進(jìn)行數(shù)字模擬，而不是利用成像幾何過程。我們可以把這類遙感圖像看成是對圖像的扭曲、旋轉(zhuǎn)、彎曲以及平移等方式及更高層次的基本變形作用到一起的方式。

2.4 有理函數(shù)模型

這種模型是近些年才得到更多有關(guān)人員的注意，特別是當(dāng)IKONOS衛(wèi)星發(fā)射成功之后，對該理論方法的建設(shè)與研究提供了強(qiáng)有力的實(shí)際保障，對此，國際攝影測量與遙感協(xié)會專門成立了有關(guān)該項(xiàng)目的研究單位，專門來研究RFM校正的穩(wěn)定性與精確性等問題。有理函數(shù)是指將各類不同的傳感幾何模型用一種更為廣義的方法進(jìn)行闡述與表達(dá)，這種表達(dá)方式更為精準(zhǔn)，該項(xiàng)技術(shù)可適用于各類傳感器之上，有著很強(qiáng)的適用性，還能夠服務(wù)于最新型的航天航空傳感器。該技術(shù)雖然有著能提升模擬精準(zhǔn)度的多種參數(shù)，但它也存在一定弊端，即它的模型結(jié)算過程比較復(fù)雜，在實(shí)際操作的過程中會有著龐大的運(yùn)算，并且對控制點(diǎn)的數(shù)量有著相對較高的要求，需要控制點(diǎn)分部位置均勻，否則在實(shí)際運(yùn)行的過程中就會出現(xiàn)問題。

2.5 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)校正法

通過數(shù)學(xué)函數(shù)為基礎(chǔ)得到的原始畸變圖像的校正空間與像方空間的坐標(biāo)關(guān)系是組成神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)校正法的重要原理。通常情況下我們所得到的遙感圖像正射校正函數(shù)有著很強(qiáng)的非線性與不確定性，由此想用精確的數(shù)學(xué)模型進(jìn)行表達(dá)有著一定的難度，而神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)校正法的主要特點(diǎn)就是能夠通過模擬來接近任何非線性復(fù)雜對應(yīng)關(guān)系，據(jù)此來說，該方法的可行性十分高，但是現(xiàn)階段該方法缺少系統(tǒng)性的研究。

3 結(jié)束語

綜上所述，遙感影像正射校正方法是解決現(xiàn)實(shí)問題的必要手段，當(dāng)控制點(diǎn)與已有數(shù)據(jù)相同的狀態(tài)下，采用有理函數(shù)模型能夠得到更為精準(zhǔn)的效果；神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)校正方法雖然自身還存在一定缺陷，但如果我們能夠把握好控制點(diǎn)的數(shù)量，多測驗(yàn)幾次，依然能夠得到精準(zhǔn)性較高的遙感圖像。由此我們在實(shí)際操作的過程中要考慮到多種因素的不同而產(chǎn)生的差異，采用科學(xué)、適用的算法來確保正射圖的制作質(zhì)量。

[1]李衛(wèi)國，高飛.基于QuickBird衛(wèi)星遙感影像的幾何糾正方法對比[J].合肥工業(yè)大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)版），2012，35（2）.

[2]李爽，李小娟，孫英君，等.遙感制圖中幾何糾正精度評價[J].首都師范大學(xué)學(xué)報：自然科學(xué)版，2008，29（6）：89～92.