技术特征：
1.一种光学影像辅助的星载立体sar影像控制点自动生成方法，其特征在于，包括以下步骤：11)基于高分光学影像上提取灯柱点在sar影像上近似坐标：获取立体sar影像覆盖区域所对应的高分光学遥感影像i0，基于i0检测到灯柱点后并得到其近似三维坐标，利用sar影像的距离多普勒几何定位模型将灯柱的近似三维坐标反算至sar影像像方，完成立体sar影像上同名灯柱点的近似像点坐标(τ0,t0)提取。12)sar影像匹配灯柱ps点：对sar影像进行阈值化处理，得到二值图，将光学影像中的路灯点坐标利用sar的几何定位模型反算至其像方，应用迭代最近点法实现灯柱点集与sar阈值处理后的亮点点集匹配，从而实现sar影像灯柱ps点的匹配，并得到灯柱点对应sar影像上的粗略坐标。13)sar影像灯柱ps点坐标精确提取：以近似坐标(x
0,pi,sar
,y
0,pi,sar
)为中心截取sar影像块，进行点目标分析，精确提取灯柱p
i
点的方位和距离坐标(x
pi,sar
,y
sar
)。14)sar影像灯柱ps点异常值剔除：潜在灯柱ps点候选对象scr应足够高，但由于存在误差，进一步通过计算灯柱p
i
点的相位噪声σ
φ
，进行异常值剔除。15)sar影像灯柱ps点坐标误差补偿：对提取的灯柱点p
i
影像坐标(τ
pi,sar
,t
pi,sar
)进行系统定位误差和大气延迟误差的校正，得到改正后的时间量纲坐标(τ
pi,cor,sar
,t
pi,cor,sar
)。16)立体平差处理生成灯柱控制点三维坐标：针对待生成控制点区域内可用的n张(n＞2)立体sar影像，按照上述步骤11)-15)提取同名灯柱点对集合，然后进行立体平差处理，生成灯柱控制点的三维坐标。2.根据权利要求1所述的一种光学影像辅助的星载立体sar影像控制点自动生成方法，其特征在于，所述基于高分光学影像上提取灯柱点包括以下步骤：21)获取对应区域的光学影像i0后，为了使灯柱的阴影更加突出，对光学影像i0进行高频提升滤波处理：i＝i0+ai
m
，式中，i0为原始图像，a是锐化因子标量，i
m
是使用非锐化蒙板后的图像，为i0与其对应模糊图像之差，其中a值越高，表示锐化程度越高。22)在锐化后的光学图像i中提取任意包含灯柱阴影的模板图像t，模板大小本发明设置为256
×
256，然后将模板与图像i进行相关运算，得到图像i在像方(u,v)坐标处的相似度：式中，i(x,y)和t(x,y)分别表示图像i和模板图像t在(x,y)坐标处的像素值，n1,n2表示模板图像t的大小，和分别表示图像i和模板图像t的平均像素值，ρ(u,v)为归一化互相关值，ρ(u,v)不受图像亮度或对比度的变化影响，因此可提升模板匹配的效果。23)光学图像i中经模板匹配后得到每个灯柱对象存在多个像素，进一步对模板提取到的像素进行聚类处理，得到表示灯柱唯一的像素点p
i
，处理如下：
式中，p
i
表示计算m(p
i
)漂移向量的空间坐标点，p
j
代表p
i
附近的点，g为具有带宽h的高斯核函数，而|| ||表示欧几里得距离算子。24)根据光学图像i上灯柱聚类点p
i
的像素坐标(x
pi,i
,y
pi,i
)，获取其平面地理坐标(lat
pi,i
,lon
pi,i
)，并利用平面坐标在开源srtm dem数据上内插出对应高程h
pi,i
，构成完整的三维坐标(lat
pi,i
,lon
pi,i
,h
pi,i
)。3.根据权利要求1所述的一种光学影像辅助的星载立体sar影像控制点自动生成方法，其特征在于，所述sar影像匹配灯柱点包括以下步骤：31)根据立体sar影像的元数据信息构建距离多普勒rd几何定位方程：式中，f
r
、f
a
分别表示距离方程和多普勒方程，τ、t分别表示距离向时间和方位向时间，c
s
(t)和分别表示成像t时刻sar天线相位中心在wgs84坐标系下的位置矢量和速度矢量，c
t
为观测目标在wgs84坐标系下的位置矢量，fdc(τ)表示在距离双程延时为τ处的多普中心频率；32)逐个将灯柱聚类点p
i
的三维坐标(lat
pi,i
,lon
pi,i
,h
pi,i
)利用rd定位几何方程反投影至sar影像的像方，得到灯柱点集。33)根据一定阈值，本发明该阈值由对灯柱点像素值统计后获取，对sar影像上亮点进行二值掩膜处理。34)利用迭代最近点法，实现反算在sar像方的灯柱点集与sar影像上亮点集匹配，sar影像上只保留匹配到路灯点p
i
的亮点，从而完成sar影像灯柱点的匹配，并得到粗略匹配坐标(x
0,pi,sar
,y
0,pi,sar
)。4.根据权利要求1所述的一种光学影像辅助的星载立体sar影像控制点自动生成方法，其特征在于，所述sar影像灯柱点坐标精确提取包括以下步骤：41)以近似坐标(x
0,pi,sar
,y
0,pi,sar
)为中心在sar影像上截取32*32的影像块，并寻找最大峰值位置；42)以最大峰值处为中心截取32*32样本窗做二维离散傅里叶变换，32倍采样因子频域补零后进行二维逆离散傅里叶变换，得到升采样后的点目标影像块；43)对过采样后的影像块，以最大峰值处截取3
×
3影像子块，进行二维抛物面插值，椭圆抛物面插值模型如下：f(x,y)＝a5x2+a4y2+a3xy+a2x+a1y+a0，式中，x,y为在3
×
3影像子块中的像素坐标，为a
i
(1≤i≤6)为抛物面插值模型f(x,y)的参数，将3
×
3子块像素值代入上式中并通过最小二乘求解a
i
。参数a
i
求解后，进而获得灯柱
p
i
点精确坐标(x
pi,sar
,y
sar
)。5.根据权利要求1所述的一种光学影像辅助的星载立体sar影像控制点自动生成方法，其特征在于，所述sar影像灯柱点异常值剔除包括以下步骤：51)计算灯柱p
i
点的峰值功率p
peak
和杂波功率p
clutter
。峰值功率p
peak
是以峰值(x
pi,sar
,y
sar
)为中心为2
×
2分辨率像元的主瓣区域的积分信号能量，杂波功率
pclutter
是主瓣和旁瓣区域外的积分信号能量。52)计算灯柱p
i
点的信杂比scr并得到相位噪声计算公式如下：计算公式如下：53)如果灯柱p
i
点计算出的σ
φ
大于0.5rad，则予以剔除，否则保留。并将灯柱影像p
i
在sar影像上的(x
pi,sar
,y
sar
)坐标转为时间量纲的坐标(τ
pi,sar
,t
pi,sar
)。转化公式如下：式中，x、y为待转换的像素坐标，τ、t为转换后的时间量纲的坐标，分别表示距离向双程时延和方位向时间，prf为方位向脉冲重复频率，f
s
为距离向采样频率，τ
min
为sar影像近距端双程时延，t
start
为方位向起始时间。6.根据权利要求1所述的一种光学影像辅助的星载立体sar影像控制点自动生成方法，其特征在于，所述sar影像灯柱点坐标误差补偿包括以下步骤：61)从sar影像元数据中读取系统误差定标参数(δτ
cal
、δt
cal
)，补偿至灯柱p
i
点影像坐标中，公式如下：式中，τ
pi,1
和t
pi,1
分别为对灯柱p
i
点影像初始时间量纲坐标(τ
pi,sar
,t
pi,sar
)进行系统误差补偿后的距离向和方位向时间坐标。62)进一步对距离向时间τ
pi,1
完成大气对流层延迟误差δτ
tro
以及电离层的延迟δτ
ino
误差改正，公式如下：τ
pi,cor
＝τ
pi,1-δτ
tro-δτ
ino
，经上述处理完后，灯柱p
i
点得到误差补偿后的时间量纲坐标为(τ
pi,cor,sar
,t
pi,cor,sar
)。7.根据权利要求1所述的一种光学影像辅助的星载立体sar影像控制点自动生成方法，其特征在于，所述立体平差处理生成灯柱控制点三维坐标包括以下步骤：71)按照步骤11)-15)，逐个对n张sar影像提取同名灯柱点对，针对某一灯柱点p
i
得到同名点对集合m表示同名灯柱点p
i
所在sar影像的标识，和t
pi,cor,sari
分别表示在影像sari上经过误差改正的距离向和方位向时间坐标。
72)对可用的立体sar影像构建距离多普勒几何定位方程；73)对某一灯柱点p
i
的同名点对，构建立体观测方程如下：式中，c
t
＝[lat
pi
,lon
pi
,h
pi
]
t
为待求的三维坐标，其初始值74)对立体观测方程线性化，得到误差方程如下：上式可简记为v＝adc
t-l，。75)求解立体观测误差方程，得到待求柱点p
i
点的三维坐标改正值[dlat
pi
,dlon
pi
,dh
pi
]
t
。76)将坐标改正值dc
t
＝[dlat
pi
,dlon
pi
,dh
pi
]
t
补偿至初始值中，更新77)重复72)-76)，直到改正值小于阈值10-5
为止；78)重复72)-77)，逐个计算提取出的灯柱点，直到所有灯柱点坐标计算完为止。8.根据权利要求1所述的一种光学影像辅助的星载立体sar影像控制点自动生成系统，包括以下模块：光学影像灯柱点提取模板，用于对光学影像滤波处理，选择影像上灯柱完成模板匹配和聚类处理，完成灯柱点的平面坐标提取以及从srtm dem上提取对应高程。立体sar影像灯柱点自动匹配模块，用于首先将提取的灯柱点近似三维坐标反算至sar影像上，然后利用点目标分析获取灯柱点精确的sar影像坐标，并计算信杂比及相位噪声，完成异常点的提出。sar影像坐标误差补偿模块，用于对匹配的灯柱点sar影像坐标完成各类误差的补偿，包括系统误差、对流程延迟误差、电离层延迟误差。立体sar影像灯柱控制点坐标生成模块，用于构建sar影像几何定位模型，完成灯柱点立体平差处理，获取控制点三维坐标。
技术总结
本发明涉及一种光学影像辅助的星载立体SAR影像控制点生成方法及系统，与现有技术相比实现了从不同升降轨立体SAR影像中自动化的完成灯柱这一类控制点的匹配、提取、误差剔除，并可用的控制点。本发明包括以下步骤：基于高分光学影像上提取灯柱PS点；SAR影像匹配灯柱PS点；SAR影像灯柱PS点坐标精确提取；SAR影像灯柱PS点异常值剔除；SAR影像灯柱PS点坐标误差补偿；立体平差处理生成灯柱控制点三维坐标。本发明实现立体SAR影像同名PS点自动化匹配、提取、误差剔除，生成高精度可用的控制点，为基础测绘以及其他卫星几何校正提供控制数据。据。
技术研发人员：王子怡 俞繁 潘焱
受保护的技术使用者：安徽大学
技术研发日：2022.04.22
技术公布日：2022/7/12