基于有理函数模型的线阵推扫式卫星近似核线影像的生成

论
成方法。该方法 以有理函数模 型描述推扫式传感器的成像 几何 关 系， 并采 用投 影轨迹 法建立线阵推扫式影像 的扩展
核 线模型 。试验表明该方法能生成子像素级的近似核线影像 ， 算法简单可靠。
关键词 ： 有理 函数模型 ； 核线； 投影轨迹法 ； 线阵推扫式成像
ｌ 引 言
Ｉ Ｋ Ｏ Ｎ Ｏ Ｓ 、 Ｑ ｕ ｉ ｃ ｋ Ｂ ｉ ｒ ｄ 、 Ａ Ｌ Ｏ Ｓ等高分 辨率 线阵推 扫式 卫 星的 出现 ， 使 得利 用 卫 星 立体 影像 实现 地 面 目标 的 高精 度定 位和 大 比例 尺 测 图成 为 可 能 。然 而 ， 线 阵推
２ ０ １ ３年 １ ０月 第５ 期 来自城市勘
测
０ｃ ｔ ． ２０１ ３ Ｎｏ ． ５
Ｕｒ ｂ ａ ｎ Ｇｅ ｏ ｔ ｅ ｃ ｈｎ ｉ ｃ ａ ｌ Ｉ ｎ ｖ ｅ ｓ ｔ ｉ ｇ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ＆ Ｓ ｕｒ ｖ ｅ ｙ ｉ ｎ ｇ
文章编号 ： １ ６ ７ ２ — ８ ２ ６ ２ （ ２ ０ １ ３ ） ０ ５ — ６ Ｏ — ｏ ３
发， 经过左像 的投影 中心 Ｓ （ Ｘ ， ， Ｚ ） 成像 于左 像上 Ｐ 点， 则该成像光线上 每个点经过 Ｓ（ Ｘ ， ， ） 投影 到右
像上 ， 得到 的投 影 点轨 迹将 形成 一 条 曲线 ， 将这 条 曲线 定义 为像 点 Ｐ的核线 。类 似 于框 幅式 成像 的核线几 何 关系， 点 Ｐ在右像上 的同名点 Ｐ必定位于这条 “ 核 曲线 ” 上， 这就是线 阵推扫式影像核线 的几何定义 。
论 最 为严密 。
像 的物理 几何过 程是非 常重要 的 。随着高 分辨 率传 感 器 技术 的发 展 ， 高 分 辨 率商 业 卫 星 如 Ｉ Ｋ Ｏ Ｎ Ｏ Ｓ 、 Ｑ ｕ ｉ ｃ ｋ —
Ｂ ｉ ｒ ｄ 等传感器信息暂不 向用户公布 ， 而是采用 与具体
传感器无 关 的 、 形式 简单 的有理 函数模 型 （ Ｒ Ｆ Ｍ模型 ） 来取代 物 理 传 感 器 模 型 完 成 摄 影 测 量 处 理 任 务 。 因
此， 本 文将基 于 Ｒ Ｆ Ｍ模 型来 讨论基 于投影 轨 迹法 的线
阵推 扫式影像 近似 核线生 成算法 。
Ｒ Ｆ Ｍ模 型 的本 质 是 将 地 面 点 的 大 地 坐标 与其 对
如图 ｌ 所示， 假 设成像 光 线从地 面点 Ｐ （ ， ｌ ， ， Ｚ） 出
￥ 收稿 日期 ： ２ ０ １ ２ ８ ＿ ＿ ｏ ６
２ 线 阵 推 扫 式 影像 的核 线 几 何 关 系
线 阵推扫式 成像 不 同于框 幅式 成 像 ， 它沿 轨 方 向
服从 平行投 影 ， 横 轨方 向服从 中心投 影 ， 各 扫描 行 的外 方位 元素 随时 问变化 ， 并存在很 强 的相关 性 ， 导致很 难 采用 一个 严密 的数 学 模 型来 描 述 这种 成 像 几何 关 系 。 因此 ， 线 阵 推 扫 式 影 像 没 有 严 格 的核 线 定 义 Ｉ ３ ］ 。目 前 对卫 星影像 核线 关 系的 各种 描 述 中 ， 基 于投 影 轨迹 法 的核 线定 义建 立在 成 像 的几 何 约束 条件 之 上 ， 其 理
扫式传感器遵循行 中心投影的“ 动态” 成像方式 ， 像点 与物 点之 间的严 格几 何 关 系难 以建 立 Ｊ ， 其 特殊 的成 像方式使得传统航空摄影测量 的核线理论和处理方法
不再 适用 。 因此 ， 对 线 阵 推 扫式 卫 星影 像 核 线模 型及
其 近似核 线生 成方法 的研究 是摄影 测量 领域 的研 究热 点， 如何 基 于传感 器几 何 成 像模 型直 接 生成 近 似 核线
１ ０ ． ５ ０
．
检查 点 的 ２ ５对 同名像 点 的上下视 差大约 在 一 ０ ． ８～ ０ ． ８
像素之间， 达到子像素级 ， 从而说明针对线阵推扫式卫
星影像 ， 利用本 文 提 出 的算 法 能生 成 具有 良好 立 体 观
测 效果 的近似 核线影 像 。
５ 结
中图分类号 ： Ｐ ２ ３ １
文 献标 识 码 ： Ａ
基 于 有理 函数 模 型 的线 阵推 扫式 卫 星 近 似核 线影 像 的生 成
聂倩 ， 赵茹 ， 叶晓婷
（ １ ．宁波市测绘设计研究 院， 浙江 宁波 摘 ３ １ ５ ０ ４ ２ ；２ ． 广州地铁设计研究院有限公司 ， 广东 广州 ５ １ ０ ０ １ ０ ） 要： 针 对线阵推扫 式传感器的成像几何特 点 ， 提 出一种基 于有理 函数模型 的线阵推扫式 卫星近似核 线影像的 生
影 像是 卫星立 体影像 几何 处理所 面 临的关键 问题 。
针对线阵推扫式传感器的行中心投影“ 动态” 成像
特点 ， 提出一种基 于有理 函数模型 的线阵推 扫式卫 星近
似核线影像 的生成 方法 。该方 法 以有理 函数模 型描 述
推扫式传感器 的成像几何 ， 采用投影 轨迹法建 立线 阵推 扫式影像 的扩 展核 线模 型 。试 验证 明该 方 法能 生 成子 像素级上下 视差的近似核线影像 ， 算法简单 可靠 。
作者简介 ： 聂倩 （ １ ９ ８ ２ 一） ， 女， ． ［程师 ， 主要从事摄影测量 、 遥感 图像处理 、 三维激光扫描等研究。
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城
市
勘
测
２ ０ １ ３年 １ ０月
由表 １ 可 以看 出 ， 在生 成 的近 似核线 影像 上 ， 作 为
一■
图 ５ 检 查 点 分 布 图
图１ 线 阵 推 扫式 影 像 的 核 线 几何 关 系
３ 基 于 投 影 轨 迹 法 生成 近 似 核 线 的基 本 原 理
３ ． １ 核线 的数学模 型 在推 导线 阵 Ｃ Ｃ Ｄ 推扫 式 影 像 的核 线 几 何 关 系 之 前， 选择 一个合 适 的传 感 器模 型来 描述 线 阵 推 扫式 成