小基高比航天立体测绘中高精度数字高程模型提取研究

目前小基高比航天立体测绘数字高程模型的提取研究，偏重于立体匹配，而未考虑前端图像处理问题。为进一步提高模型提取精度，根据小基高比立体成像特性，提炼出混叠，振动，光照变化，立体匹配4大问题，开展如下主要研究:（1）为获得非规则采样下的图像退化先验知识，建立卫星平台震动模型与成像系统模型；（2）为去除混叠与振动等退化因素对图像质量的影响，利用自适应倒易晶胞分析图像频谱中各退化因素分布状况，并将结果耦合于图像正则化模型，实现亚像素级的图像分辨率增强；（3）为降低光照变化引起的立体图像不一致性，利用图像中途均衡化思想，并结合图像块处理技术，建立立体图像对增强方法；（4）为提高立体匹配精度，建立非局部正则化立体匹配模型，利用灰度一致性假设构造数据保真项，根据非线性扩散方程处理思想构造非局部正则项，以生成稠密视差图，实现亚像素级的立体匹配。旨在促进小基高比航天立体测绘相关技术的发展。

作为国家基础空间数据的重要组成部分，数字高程模型被广泛的用于经济与军事发展的诸多领域。随着航天及计算机技术的飞速进步，传统的测绘技术，如野外测量、航空摄影测量已不能满足经济与社会信息化建设高速发展的需求，取而代之的是高效、高精度的现代测绘技术，特别是高分辨率卫星遥感测绘技术。高精度数字高程模型产品是卫星遥感测绘技术追求的目标之一。当前，美国、欧盟等国已经或正在构建天地一体化的高分辨率对地观测体系，国际商业测图卫星分辨率已至甚高分辨率级(1m以下)，大基高比立体成像技术逐见其不足。目前，小基高比航天立体测绘数字高程模型的提取研究，偏重于立体匹配，而未考虑前端图像处理问题。为进一步提高模型提取精度，本课题根据小基高比立体成像特性，提炼出了混叠，振动，光照变化，立体匹配4大问题，开展了如下主要研究:（1）为获得非规则采样下的图像退化先验知识，建立卫星平台震动模型与成像系统模型；（2）为去除混叠与振动等退化因素对图像质量的影响，利用自适应倒易晶胞分析图像频谱中各退化因素分布状况，并将结果耦合于图像正则化模型，实现亚像素级的图像分辨率增强；（3）为降低光照变化引起的立体图像不一致性，利用图像中途均衡化思想，并结合图像块处理技术，建立立体图像对增强方法；（4）为提高立体匹配精度，建立非局部正则化立体匹配模型，利用灰度一致性假设构造数据保真项，根据非线性扩散方程处理思想构造非局部正则项，以生成稠密视差图，实现亚像素级的立体匹配，旨在为小基高比航天立体测绘相关技术的发展提供新的思路。本课题研究对丰富甚高分辨率立体测图卫星相关图像处理技术的发展，支持国家测绘卫星体系建设都有着重要的理论与实际意义。研究成果适用于城市规划、城市三维场景建模、城市立体交通图等与城市现代化建设相关应用领域。