IKONOS卫星图像的三维场景重建技术研究

摘要

成像目标自动识别技术是精确打击的关键技术。但是由于目标常常处于复杂背景中，而且，随着时间、季节、场景、攻击路径的变化，目标在图像中呈现的特点也会发生变化，如果仅仅依赖于飞行器实时拍摄的图像，就大大增加了目标自动识别的难度，尤其是在飞行器上的恶劣环境下，信息处理机还必须实时计算出识别结果，难度就更大，这种技术途径的自动识别方式目前还是世界性难题，没有完全攻克。 根据发达国家的技术发展趋势，自动目标识别的另一条技术途径之一就是充分利用卫星成像侦察信息，在地面制备好感兴趣区域或目标的三维前视特征图，然后装载到飞行器上，与获取的实时图进行匹配，从而识别出感兴趣的目标。显然，该技术途径的关键技术之一就是要恢复待攻击目标区域的三维信息，本文正是针对这一技术需求开展研究工作的。 本文重点围绕线阵CCD推扫式IKONOS影像的三维场景重建，研究了影像核线模型、影像匹配和立体定位模型等方面的理论和应用技术。IKONOS推扫式影像小区域范围内核曲线可以近似为直线，从IKONOS推扫式影像的基于多项式拟合的核线模型推导了IKONOS影像的近似直线核线的模型，得到了与中心投影共线方程一致的核线方程，近似核线将立体像对的匹配搜索过程从二维变成一维。立体影像的匹配分成阴影区域和非阴影区域两个阶段进行，运用结合双向匹配的金字塔核线影像匹配，很好的解决了几何变形的问题。本文完成了IKONOS卫星基于多项式模型的立体定位，提出将IKONOS卫星影像近似为平行投影影像进行立体定位，分析了基于平行投影近似模型的误差，利用该近似模型对IKONOS影像立体定位的实验结果表明有良好的立体定位精度。