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无需初值的RPC模型参数求解算法研究
第4期,总第66期国土资源遥感No.4,2005
2005年12月15日REMOTESENSINGFORLAND&RESOURCESDec.,2005
无需初值的RPC模型参数求解算法研究
秦绪文1,2,田淑芳1,洪友堂1,张过3
(1.中国地质大学(北京),北京100083;2.中国地质调查局,北京100011;3武汉大学,武汉
430072)
摘要:针对国内外研究者求解RPC(RationalPolynomialCamera)模型参数的算法需要初值及迭代处理,且求解过程
相当复杂的缺憾,提出基于全球DEM无需初值的RPC模型参数求解算法。利用SPOT-5卫星影像进行试验,获
得该算法对线阵推扫式卫星遥感影像有意义的结论。对SPOT-5卫星影像在利用严格成像模型求解RPC模型参
数时,进行了控制点格网大小及高程分层数对求解精度的影响试验,得出:对SPOT-5卫星影像,采用控制点的格
网大小为20像素×20像素、高程分层数为3时,可以达到精度和效率的平衡。
关键词:RPC模型;初值;最小二乘
中图分类号:P237文献标识码:A文章编号:1001-070X(2005)04-0007-04
0引言
传感器有多种类型,不同类型的传感器由于成
像的几何特性不同,采用的传感器模型也不同。通
常的传感器模型都是以共线条件方程为理论基础,
建立严格的成像模型,此时须获取各种成像参数。
对航空摄影来说,需获取内方位元素和外方位元素
初值,对卫星影像,则要获取包括轨道参数和传感器
平台的方位参数及焦距等。卫星遥感影像成像机理
远比航空影像的复杂,随着新型传感器的涌出,现有
的摄影测量软件在原有的基础上改进或建立新的模
型将越来越困难,再加上供应商(尤其是高精度的卫
星影像供应商)为了商业利益,往往对传感器成像参
数保密,因此,引入一种独立于传感器平台的广义传
感器模型,将变得很有意义。
RPC模型是SpaceImaging公司提供的一种广义
的新型遥感卫星传感器成像模型,是一种能获得与严
格成像模型近似一致精度的、形式简单的概括模型,
其实质是有理函数模型(RationalFunctionModel)。
在摄影测量工作站,RPC模型将会取代复杂的严格
成像模型,一些摄影测量专家建议将RPC模型作为
影像几何关系转换的标准,但是,在国内外学者的研
究中[1~4],没有提及RPC参数求解中最低和最高高
程获得问题,并且在求解RPC参数时,需要初值和
迭代处理,求解过程相当复杂。针对上述问题,本文
提出根据严格成像模型,顾及全球DEM无需初值的
RPC模型参数求解方法,并利用SPOT-5数据进行
了系统试验。
1RPC模型
RPC模型将地面点大地坐标D(Latitude,Longi-
tude,Height)与其对应的像点坐标d(line,sample)
用比值多项式关联起来。为了增强参数求解的稳定
性,将地面坐标和影像坐标标准化到-1和1之间。
对于一个影像,定义如下比值多项式[5]
Y=NumL(P,L,H)/DenL(P,L,H)
X=Nums(P,L,H)/Dens(P,L,H)(1)
式中,
NumL(P,L,H)=a1+a2L+a3P+a4H+a5LP+a6LH+a7PH+a8L2+a9P2+a10H2+a11PLH+
a12L3+a13LP2+a14LH2+a15L2P+a16P3+a17PH2+a18L2H+a19P2H+a20H3
DenL(P,L,H)=b1+b2L+b3P+b4H+b5LP+b6LH+b7PH+b8L2+b9P2+b10H2+b11PLH+
b12L3+b13LP2+b14LH2+b15L2P+b16P3+b17PH2+b18L2H+b19P2H+b20H3
收稿日期:2005-08-09;修订日期:2005-10-24
基金项目:国家973计划,对地观测数据-空间信息-地学知识的转化机理子课题(2006CB701302)。国土资源遥感2005年
Nums(P,L,H)=c1+c2L+c3P+c4H+c5LP+c6LH+c7PH+c8L2+c9P2+c10H2+c11PLH+
c12L3+c13LP2+c14LH2+c15L2P+c16P3+c17PH2+c18L2H+c19P2H+c20H3
Dens(P,L,H)=d1+d2L+d3P+d4H+d5LP+d6LH+d7PH+d8L2+d9P2+d10H2+d11PLH+
d12L3+d13LP2+d14LH2+d15L2P+d16P3+d17PH2+d18L2H+d19P2H+d20H3
(P,L,H)为标准化的地面坐标;(X,Y)为标准化的
影像坐标,其标准化原理如下
P=(Latitude-LAT_OFF)/(LAT_