1.一种基于二元傅里叶级数的畸变校正方法,其特征在于,包括:顾及像点畸变,实际像点坐标看作理想像点坐标与畸变之和,通过附加系统参数的共线方程来表示:;
式中, 为理想像点坐标, 为实际像点坐标, 为对应的地面点坐标,为像片内方位元素, 为外方位线元素,外方位线元素即摄影中心在物方坐标系的坐标值, 是由外方位角元素 构成的方向余弦,为畸变量,是实际像点坐标的函数;
二阶二元傅里叶级数表示畸变量为: ;
式中, 为待求参数,用 和 分别表示图像宽度与高度,, ;
使用二阶二元傅里叶级数表示畸变量时,再与通过附加系统参数的共线方程联立,待求参数共8个,当存在8个以上像点坐标时,已知方程的个数超过了待求参数的个数,使用基于有限差分的非线性最小二乘解算方法求得待求参数的估值;
基于有限差分的非线性最小二乘解算方法包括:S1.将非线性模型转化为线性形式;
设有非线性模型 ,此处的非线性模型即为二阶二元傅里叶级数模型,其中 ,由泰勒公式在近似值 处展开并取至一次项:
;
改写取至一次项的 为矩阵形式:;
式中, 是由函数 在 处的一阶偏导数构成的雅可比矩阵,将 改写为误差方程的形式:;
式中, 是改正数矩阵,是已知值矩阵;
在等精度独立观测下,依据最小二乘原则的参数估计准则 ,得解算后的参数为:;
基于有限差分的非线性最小二乘解算方法包括:S2.在最小二乘原则的解算准则基础上,引入L2正则化作为约束条件,则约束条件下的参数估计准则为: ;
则高斯‑牛顿法的迭代公式为:;
依据约束条件下的参数估计准则,考虑迭代,得解算后的参数 迭代公式为:;
式中, 为第k次迭代的 , 为阻尼因子第k次迭代的 ,为单位阵, 为第k次迭代的 ;
基于有限差分的非线性最小二乘解算方法包括:S3. 的初值为: ;
表示 相应的对角线元素,为数值参数,取值为 或 或 ,在后续迭代中依据增益比 增大或减小阻尼因子;
迭代求解参数估值包括:S4.1.给定迭代初值 ,利用有限差分计算 处的雅可比矩阵,并确定阻尼因子初值,梯度 的阈值为 ,误差变化阈值为 ,最大迭代次数 ,并置 ;
S4.2.计算 ,在第一次迭代中, 为函数 在 处的一阶偏导数构成的雅可比矩阵;
;
式中, 是k次迭代的 ;
S4.3.解算方程组:,得到第 次迭代估值 ;
S4.4.若 , ,则以 为最终参数估值,迭代终止;否则,计算增益比 :
;
S4.5.若 ,则 ,中间系数 ;否则,, ;令 ,转至S4.2。
2.根据权利要求1所述的一种基于二元傅里叶级数的畸变校正方法,其特征在于,迭代求解参数估值设置迭代收敛条件为:。
3.根据权利要求2所述的一种基于二元傅里叶级数的畸变校正方法,其特征在于,S4.1中利用有限差分计算 处的雅可比矩阵包括:使用前向差分、后向差分、中心差分三种差分方式中的一种逼近雅可比矩阵;
前向差分中, , 为差分步长,依据泰勒公式将展开并取至一次项:
;
关于 偏导数的前向差分为:;
关于 偏导数的后向差分为:;
关于 偏导数的中心差分为:;
式中, 为差分位置,具体是在 处, 是差分结果, 是 展开并取至一次项后的一个分量。