研究背景
敏捷型光学遥感卫星通过同轨多条带拼幅成像能够快速获取过境区域的大范围影像，但由于成像过程中卫星视角多变、条带间误差特性不同等原因，导致影像存在几何畸变。需对多条带影像高精度拼接技术开展研究。
核心挑战
多条带影像几何畸变与高精度拼接
创新方案
矢量引导+样条函数+区域网平差
核心指标
1.90
平原地区精度(像素)
2.59
山地地区精度(像素)
4
验证区域数量
敏捷卫星成像技术特点
敏捷机动能力
三轴快速姿态调整
大力矩姿态执行部件
俯仰偏航滚动三轴机动
频繁快速姿态稳定
多模式成像
灵活成像策略
同轨多条带成像
同轨立体成像
任意航迹成像
几何畸变问题
技术挑战
卫星视角多变
条带间误差不同
几何畸变显著
高精度几何纠正技术流程
1
区域网平差
连接点提取
控制点匹配
RPC参数优化
系统误差消除
2
几何粗纠正
开源地形数据
RFM模型应用
初步几何校正
基础配准完成
3
几何精纠正
DOM影像匹配
样条函数优化
高精度配准
精度验证评估
4
拼接输出
色彩一致性调整
影像无缝拼接
质量检查评估
最终产品输出
三大核心技术创新
矢量引导匹配
城市建筑约束
利用城市建筑物和路网DLG数据约束连接点提取范围，避免高大建筑物影响
视角差异处理
解决敏捷卫星多视角成像时同一建筑物投影方向差异导致的匹配误差
匹配质量提升
通过矢量约束显著提高城区影像匹配质量和连接点提取精度
样条函数优化
替代多项式模型
使用样条函数替代传统多项式模型，提供更灵活的几何变换能力
局部变形适应
样条函数能更好地适应影像局部几何变形，提升配准精度
平滑性保证
保证几何变换的连续性和平滑性，避免配准结果出现突变
区域网平差优化
匀色方案优化
借助区域网平差思想优化影像匀色方案，实现色彩一致性调整
系统误差消除
通过区域网平差有效消除多条带影像间的系统性几何误差
整体精度提升
统一处理多景影像，实现整体几何精度和色彩一致性的协同优化
RFM有理函数成像模型
模型优势特点
通用性强
避免传感器敏感信息泄露
不同传感器统一建模方式
广泛应用于商业卫星
精度可靠
三阶多项式结构能够准确表达复杂的几何变换关系
处理高效
相比严格成像模型计算更简单，处理效率更高
RPC参数优化
精度检查流程
1
检查影像RPC初始精度
2
判断是否超过精度阈值
3
DOM控制点匹配重算RPC
4
确保所有影像精度一致
参数精化策略
通过控制点匹配和区域网平差实现RPC参数的精确标定
实验验证结果分析
几何纠正精度
平原地区
1.90像素
地形相对平坦，几何纠正精度最高
丘陵山地
2.59像素
地形起伏较大，精度略有下降但仍保持高水平
精度分析
几何纠正在平原地区表现更优，样条函数相比多项式模型精度更高
验证数据集
卫星数据源
高景二号
北京三号
验证区域
杰灵顿(巴基斯坦)
首尔地区
克桑西地区
其他测试区域
方法验证
多种地形条件验证
不同卫星数据验证
处理流程优化验证
最优处理流程总结
RPC精度检查
DOM控制点匹配重算
粗纠正+拼接
区域网平差+匀色处理
样条函数精纠正
高精度几何校正