异源主被动遥感多视立体成像几何模型研究

Presently CCD and SAR are two main space-borne hi-resolution remote sensors,and most stereo imaging research focused on homology stereoscopic pair of these sensors. This paper will present a heterogeneous multi-view stereo imaging scheme, which can incorporate any number CCD and SAR images with absolutely different mechanism and certain overlap area into a uniform stereo imaging process system. First different geometry models of CCD and SAR are transformed into a unified and equivalent model. Based on this, a heterogeneous multi-view stereo imaging model will be constructed and calculated. Then all link-road error propagation and accuracy assessment will be analyzed. All of these steps will unite any available active and passive remote sensing data together and give full play to complementary advantages of CCD and SAR, with the guarantee of positioning accuracy and without the harsh restrictions of traditional homology methods. At last large amounts of experiments will be realized based on different combination of imaging data. Through this it will be ensured that our scheme can be applied to high-accuracy and reliable three-dimensional information extraction over any target area.

当前高分辨率航天遥感器的主要类型为CCD和SAR两种，大量立体成像研究仍基本集中在同源或同类型载荷像对的处理上。本项目将建立一套异源主被动多视遥感影像立体成像处理的理论模型和方法，将成像机理完全不同的、任意数目比例的、具有共同重叠区域的多幅CCD和SAR遥感影像数据纳入到统一的立体构像处理体系中。通过CCD和SAR不同遥感器的统一等效化几何建模、基于几何约束条件的异源多视同名点高精度自动匹配、立体成像模型合理化构建解算、以及全链路定位误差传播理论分析和精度评价等关键技术的攻克，最大程度地联合所有可以获取的主被动遥感数据，充分发挥CCD和SAR载荷的互补优势，摈弃传统同源立体对数据源的苛刻限制，同时确保立体构像产品的定位精度。最终通过大量不同观测组合数据条件下的试验验证，为本方案在高精度和高可靠性的目标区域三维信息快速获取等应用中提供完备的技术保障。

项目组通过基于几何约束的同名点高精度匹配、异源多视立体成像模型构建、误差传播特性建模分析和精度评价等关键问题的攻克，提出建立一套异源主被动遥感多视立体成像处理模型及方法，所完成的具体研究内容如下：.(1)提出一种基于投影基准面的SAR影像近似核线重排快速算法，直接由原始立体影像生成高质量的核线影像，消除主被动影像上同名特征的巨大变形，在此基础上完成异源同名点高精度匹配，解决了联合立体处理的首要问题，即建立影像之间的对应关系。.(2)提出基于RPC像方补偿的立体平差方法进行SAR和光学影像的联合定位，建立不同类型观测值的立体平差混合数学模型，详细分析了像方补偿参数对光学和SAR卫星的不同意义，重点研究了各类观测值的权值确定方法,并进行稳健求解算法设计。.(3)推导出SAR真实侧视角与等效RPC入射角之间的对应关系，通过误差传播特性建模，仿真评估定位精度与图像源夹角、同名点匹配精度等影响因素的定量关系，推导出一套明确的数据选取策略，为转入实际应用提供可靠理论依据。.(4)开展了基于国产卫星数据的异源立体定位试验，详细分析了影像配置、先验信息等多种数据组合下的精度水平，从试验角度进一步验证了误差传播理论规律的正确性，并全面验证项目所提出的异源多视影像立体模型的精度。.通过研究，将成像机理完全不同、任意数目比例的CCD和SAR影像整体纳入到统一的立体成像处理体系中，从而摈弃传统同源立体对数据源的苛刻限制，同时保证立体定位精度接近传统同源立体。