基于虚拟成像原理的组合相机视场拼接与波段配准方法

作     者：冯笑宇 李雷 钟联宇 陈江苏 顾杭 FENG Xiaoyu;LI Lei;ZHONG Lianyu;CHEN Jiangsu;GU Hang

作者机构：中国直升机设计研究所天津300480 

出 版 物：《无线电工程》 (Radio Engineering)

年 卷 期：2024年第54卷第6期

页      面：1576-1583页

学科分类：08[工学] 080203[工学-机械设计及理论] 0802[工学-机械工程] 

基　　金：国家自然科学基金(6181373) 

主　　题：虚拟成像 波段配准 宽幅相机 多光谱相机 多拼相机 组合相机 

摘      要：针对宽幅组合相机在交会角过小、平差精度不稳定等方面的挑战,以及多光谱组合相机面临的波段配准技术难题,深入探讨了虚拟成像原理在扩大视场角和提升波谱分辨率方面的实现途径。通过分析和优化组合相机各物理相机间固有的几何关系,将多台物理相机的位置和姿态关系视为刚体连接。通过测量不同相机拍摄的影像间的同名像点,解算相机间的几何变换关系并重投影至虚拟成像面,最终实现了各物理相机所获取的独立图像的高效且精确的影像融合,融合的图像符合单中心投影规律。通过优化,扩展了宽幅组合相机的航摄范围,提高了多光谱组合相机的光谱分辨率,尤其在处理无纹理区域和地形起伏场景时展现出卓越的适应性和精确度。实验结果显示,对于宽幅组合相机,该方法的影像拼接精度达到0.31 pixel;对于多光谱组合相机,波段配准精度达到0.25 pixel。证明了虚拟成像技术能够显著提升组合相机数据的处理性能和效率,且与现有摄影测量处理软件系统完全兼容,拓宽了组合相机数据在航空摄影测量领域的应用范围,为地理信息系统的应用提供了新视角。