毕业设计（论文）-基于正解有理函数模型的遥感影像三维重建.docVIP

开题报告 论文题目：基于正解有理函数模型的遥感影像三维重建 院系： 信息工程学院 专业： 姓名： 学号： 指导老师： 一 研究目的和意义 在遥感影像成像期间卫星繁琐的姿态控制导致影像的严格几何模型形式极其复杂，要利用其提取地球空间三维信息，需要在向用户提供影像的同时把卫星详细的轨道星历、感应器成像参数和成像公式等信息一并交付，并且，最终用户需要具有摄影测量的专门知识和相当专业、复杂的应用处理系统。因此利用传感器严格的成像几何模型——共线条件方程进行摄影测量处理存在一定困难。为了降低对用户专业水平的需求，扩大用户范围，同时保护卫星的核心技术参数被泄漏，有些厂家开始向用户提供一种与传感器无关的通用型成像几何模型——RPC(Rational Polynomial Coefficients或Rapid Positioning Capability)模型，也就是有理函数模型，替代以共线条件为基础的严格几何模型。 有理函数模型是各种传感器几何模型更广义和更完善的一种表达形式，它适用于各种不同的传感器，研究表明，有理函数模型可以达到严格成像模型的精度，并且有能力替代严格成像模型完成摄影测量处理，同时无物理意义的有理函数系数可有效地实现传感器成像参数的隐藏。因此，利用有理函数模型进行遥感影像三维重建具有十分现实的意义。 该课题的研究目的是以正解有理函数模型作为遥感卫星影像定位的几何模型，通过立体像对的配准，获得影像上各地物点的三维坐标。 二．国内外研究现状： 有理函数模型在传统的摄影测量和遥感领域研究较少，IKONOS卫星影像的广泛应用推动了对有理函数模型的全面研究。（C.Vincent Tao，Yong Hu，2000）首先提出了有理函数模型参数的最小二乘迭代解法，并尝试利用地面控制点进行解算；（Xinghe Yang，2000）将有理函数模型分为正解和反解两种形式，并首次利用影像的严格几何模型成功拟合出有理函数模型，其实验结果表明，按照这种方式建立的有理函数模型可以替代严格几何模型，并且其引入的误差可以忽略不计；(Ian Dowman 2000)介绍了有理函数模型的应用背景，总结其优缺点，并对其精度和稳健性进行分析，认为有理函数模型可用作多种传感器影像的摄影测量重建，并进一步提出了有理函数模型的误差传递算法；之后，(C.Vincent Tao，Yong Hu，2001)又提出了特定情况下，基于有理函数模型的立体定位算法，以及利用控制点更新模型参数的算法；最后，(C.Vincent Tao，Yong Hu,2001)系统总结了几年来国际上的研究成果，对有理函数模型的解算方式、可行性、稳定性、精度以及控制信息的获取进行了全面分析，并对有理函数模型的优缺点进行了客观评价。 Space Imaging公司率先利用有理函数模型处理IKONOS卫星影像， IKONOS影像有理函数模型的建立采用“独立于地形”的方式，即首先利用星载GPS测定的卫星轨道参数及恒星相机、陀螺测定的姿态参数建立严格几何模型，之后利用严格模型生成大量均匀分布的虚拟地面控制点，再利用这些控制点计算有理函数模型参数，其实质是利用有理函数模型拟合严格几何模型。实验证明，有理函数模型拟合的最大误差不超过0.04个像素，均方差优于0.01个像素。 利用有理函数模型处理IKONOS卫星影像，可以达到一举多得的效果。首先，它不仅能成功地实现对传感器成像核心信息的必威体育官网网址，同时还保证了立体定位精度；其次，可以不提供原始影像，只销售经几何校正后的影像产品，这样就额外赚取影像几何校正的利润；再者，有理函数模型形式简单，使用方便，降低了对终端用户专业知识的要求，扩大了用户群范围。数字地球公司（Digital Globe)也将有理函数模型作为QuickBird卫星影像的几何模型之一。目前，我国也自主研发了较高分辨率的遥感卫星，获取了大量的对地观测影像，未来几年还有发射更高分辨率卫星的计划。这些高分辨率的卫星影像拥有巨大的应用市场，如能实现其商业化，不仅能获取巨额回报，还可筹资进一步推动后续卫星的发展。 三．研究内容和技术路线： 研究内容 1．在对通用成像模型的学习与理解的基础之上，建立其正解模型和线性化形式； 有理函数的正解形式为： 式中， (i=1,2,3,4)为一般多项式，最高不超过三次，形式如下： p = = +Z+Y+X+ZY+ZX+YX++++ZYX+Y+ X+Z+X+Z+Y+++ 其中，多项式系数，……，称为有理函数系数，式中，和分别为像点坐标(X，Y)和地面点坐标(X，Y，Z)经平移和缩放后的标准化坐标，取值范围为( -1.0 ， +1.0 )，方法为： 式中，为标准化的平移参数，为标准化的比例参数。RFM采用标准化坐标的目的就是减少计算过程中由于数据数量级差