发明创造名称：一种环境一号卫星CCD影像正射校正方法
外观设计名称：
决定号：183802
决定日：2019-07-16
委内编号：1F248877
优先权日：
申请（专利）号：201410724773.4
申请日：2014-12-03
复审请求人：中国资源卫星应用中心
无效请求人：
授权公告日：
审定公告日：
专利权人：
主审员：吴敏
合议组组长：刘浩然
参审员：宋芸芸
国际分类号：G06T5/00
外观设计分类号：
法律依据：专利法第22条第3款
决定要点
：如果一项权利要求请求保护的技术方案与最接近的现有技术相比存在区别技术特征，所述区别技术特征未被其他对比文件公开，也不属于本领域的公知常识，而且，所述区别技术特征能够为该项权利要求带来有益的技术效果，则该项权利要求请求保护的技术方案相对于以上对比文件和本领域公知常识具有突出的实质性特点和显著的进步，具备创造性。
全文：
本复审请求涉及申请号为201410724773.4、名称为“一种环境一号卫星CCD影像正射校正方法”的发明专利申请（下称本申请）。申请人为中国资源卫星应用中心。本申请的申请日为2014年12月03日，公开日为2015年04月22日。
经实质审查，国家知识产权局原审查部门于2017年11月14日发出驳回决定，驳回了本申请，其理由是：
1、独立权利要求1相对于对比文件1（“有理函数模型在光学卫星影像几何纠正中的应用”，张过等，《航天返回与遥感》，第31卷第4期，第51-57页，公开日为2010年08月15日）的区别技术特征在于：（1）对环境一号卫星图像进行校正；采用LandSat全色图像作为参考数据；格网间距为90米的高程数据与分辨率为15米的参考数据；其中，高程数据格网间距不大于HJ星CCD影像分辨率的五倍，且不小于HJ星CCD影像分辨率；参考数据分辨率不大于HJ星CCD影像分辨率，且不小于HJ星CCD影像分辨率的四倍；均匀采集81个地面控制点；建立4*81个等式；（2）P1、P2、P3和P4均为形式相同的多项式，展开后分别为；P1=a1 a2X a3Y a4H a5XY a6YH a7XH a8Y2 a9X2 a10H2 a11XYH a12Y3 a13YX2 a14YH2 a15Y2X a16X3 a17XH2 a18Y2H a19X2H a20H3；P2=b1 b2X b3Y b4H b5XY b6YH b7XH b8Y2 b9X2 b10H2 b11XYH b12Y3 b13YX2 b14YH2 b15Y2X b16X3 b17XH2 b18Y2H b19X2H b20H3；P3=c1 c2X c3Y c4H c5XY c6YH c7XH c8Y2 c9X2 c10H2 c11XYH c12Y3 c13YX2 c14YH2 c15Y2X c16X3 c17XH2 c18Y2H c19X2H c20H3；P4=d1 d2X d3Y d4H d5XY d6YH d7XH d8Y2 d9X2 d10H2 d11XYH d12Y3 d13YX2 d14YH2 d15Y2X d16X3 d17XH2 d18Y2H d19X2H d20H3；式中，aj,bj,cj,dj,j=1,2,…,20为有理多项式系数。上述区别技术特征（1）是本领域惯用技术手段；区别技术特征（2）被对比文件2公开（“遥感影像的正射校正方法比较”，栾庆祖等，《遥感技术与应用》第22卷第6期，第743-748页，公开日为2007年12月15日）。因此，在对比文件1的基础上结合对比文件2以及本领域惯用技术手段得到权利要求1的技术方案是显而易见的，因此，权利要求1不具备专利法第22条第3款规定的创造性；
2、权利要求2的附加技术特征被对比文件1公开，因此，权利要求2不具备专利法第22条第3款规定的创造性。
驳回决定所依据的文本为：申请日2014年12月03日提交的说明书第[0004]-[0067]段、说明书附图图1-2、说明书摘要、摘要附图；2015年01月30日提交的说明书第[0001]-[0003]段；2017年07月20日提交的权利要求第1-2项。驳回决定所针对的权利要求书如下：
“1. 一种环境一号卫星CCD影像正射校正方法，其特征在于步骤如下：
(1)导入环境一号卫星CCD的一级影像；导入格网间距为90米的SRTM高程数据与分辨率为15米的LandSat全色参考数据；其中，高程数据格网间距不大于HJ星CCD影像分辨率的五倍，且不小于HJ星CCD影像分辨率；参考数据分辨率不大于HJ星CCD影像分辨率，且不小于HJ星CCD影像分辨率的四倍；
(2)在步骤(1)导入的一级影像中均匀采集81个地面控制点，获得该控制点在参考影像的空间坐标(P，L，H)和控制点在一级影像中的像素坐标(X，Y)；
(3)将步骤(2)采集的地面控制点在参考影像的空间坐标(P，L，H)和控制点在一级影像中的像素坐标(X，Y)导入有理函数模型，建立4*81个等式，计算出有理多项式系数，即RPC，确定有理函数模型，具体计算公式如下：
其中，P、L和H分别为采集的控制点在参考影像的横坐标、纵坐标和高程值；X和Y分别为采集的控制点在一级影像中的像素横坐标和像素纵坐标；P1、P2、P3和P4均为形式相同的多项式，展开后分别为：
P1＝a1 a2X a3Y a4H a5XY a6YH a7XH a8Y2 a9X2 a10H2 a11XYH a12Y3 a13YX2 a14YH2 a15Y2X a16X3 a17XH2 a18Y2H a19X2H a20H3
P2＝b1 b2X b3Y b4H b5XY b6YH b7XH b8Y2 b9X2 b10H2 b11XYH b12Y3 b13YX2 b14YH2 b15Y2X b16X3 b17XH2 b18Y2H b19X2H b20H3
P3＝c1 c2X c3Y c4H c5XY c6YH c7XH c8Y2 c9X2 c10H2 c11XYH c12Y3 c13YX2 c14YH2 c15Y2X c16X3 c17XH2 c18Y2H c19X2H c20H3
P4＝d1 d2X d3Y d4H d5XY d6YH d7XH d8Y2 d9X2 d10H2 d11XYH d12Y3 d13YX2 d14YH2 d15Y2X d16X3 d17XH2 d18Y2H d19X2H d20H3
式中，aj,bj,cj,dj，j＝1,2,...,20为有理多项式系数；
(4)将环境一号卫星CCD的一级影像所有像素坐标(P，L)以及对应高程值H代入步骤(3)中确定的有理函数模型，得到校正后图像的坐标值(X，Y)；
(5)采用内插值方法对步骤(4)中得到的校正后图像的坐标值(X，Y)进行处理，得到整数坐标值像素的灰度值，从而得到校正后的环境一号卫星CCD影像。
2. 根据权利要求1所述的一种环境一号卫星CCD影像正射校正方法，其特征在于：所述步骤(5)中的内插方法为双线性内插法。”
申请人（下称复审请求人）对上述驳回决定不服，于2018年02月28日向国家知识产权局提出了复审请求，同时对权利要求书进行了修改，将从属权利要求2的附加特征补入权利要求1。复审请求人认为：（1）本申请是最先提出并采用有理函数的方法来提高HJ（环境）卫星几何精度的。（2）对比文件1未公开详细的可操作的处理流程。对比文件1所公开的内容能且仅能适用于资源一号、资源二号30KM*30KM等窄幅宽影像，而本申请针对的是环境卫星，幅宽为360KM*360KM。卫星影像幅宽越大，边缘变形越大，几何处理难度越大，这并非是通过简单的技术借鉴就能实现的，不属于公知常识。现有技术适用于资源一号和资源二号，并不意味着其同样适用于环境一号卫星（环境一号卫星的各项参数指标与资源一号和资源二号并不相同）。（3）本申请提出了“采集81个地面控制点坐标导入三次有理函数模型”的具体方法，得到了大量实验数据的验证，并已形成软件投入运行。（4）修改后的权利要求1与对比文件1相比，至少具有如下区别技术特征：导入格网间距为90米的SRTM高程数据与分辨率为15米的LandSat全色参考数据；其中，高程数据格网间距不大于HJ星CCD影像分辨率的五倍，且不小于HJ星CCD影像分辨率；参考数据分辨率不大于HJ星CCD影像分辨率，且不小于HJ星CCD影像分辨率的四倍。上述区别不属于公知常识。
提复审请求时修改的权利要求如下：
“1. 一种环境一号卫星CCD影像正射校正方法，其特征在于步骤如下：
(1)导入环境一号卫星CCD的一级影像；导入格网间距为90米的SRTM高程数据与分辨率为15米的LandSat全色参考数据；其中，高程数据格网间距不大于HJ星CCD影像分辨率的五倍，且不小于HJ星CCD影像分辨率；参考数据分辨率不大于HJ星CCD影像分辨率，且不小于HJ星CCD影像分辨率的四倍；
(2)在步骤(1)导入的一级影像中均匀采集81个地面控制点，获得该控制点在参考影像的空间坐标(P，L，H)和控制点在一级影像中的像素坐标(X，Y)；
(3)将步骤(2)采集的地面控制点在参考影像的空间坐标(P，L，H)和控制点在一级影像中的像素坐标(X，Y)导入有理函数模型，建立4*81个等式，计算出有理多项式系数，即RPC，确定有理函数模型，具体计算公式如下：
其中，P、L和H分别为采集的控制点在参考影像的横坐标、纵坐标和高程值；X和Y分别为采集的控制点在一级影像中的像素横坐标和像素纵坐标；P1、P2、P3和P4均为形式相同的多项式，展开后分别为：
P1＝a1 a2X a3Y a4H a5XY a6YH a7XH a8Y2 a9X2 a10H2 a11XYH a12Y3 a13YX2 a14YH2 a15Y2X a16X3 a17XH2 a18Y2H a19X2H a20H3
P2＝b1 b2X b3Y b4H b5XY b6YH b7XH b8Y2 b9X2 b10H2 b11XYH b12Y3 b13YX2 b14YH2 b15Y2X b16X3 b17XH2 b18Y2H b19X2H b20H3
P3＝c1 c2X c3Y c4H c5XY c6YH c7XH c8Y2 c9X2 c10H2 c11XYH c12Y3 c13YX2 c14YH2 c15Y2X c16X3 c17XH2 c18Y2H c19X2H c20H3
P4＝d1 d2X d3Y d4H d5XY d6YH d7XH d8Y2 d9X2 d10H2 d11XYH d12Y3 d13YX2 d14YH2 d15Y2X d16X3 d17XH2 d18Y2H d19X2H d20H3
式中，aj,bj,cj,dj，j＝1,2,...,20为有理多项式系数；
(4)将环境一号卫星CCD的一级影像所有像素坐标(P，L)以及对应高程值H代入步骤(3)中确定的有理函数模型，得到校正后图像的坐标值(X，Y)；
(5)采用双线性内插值方法对步骤(4)中得到的校正后图像的坐标值(X，Y)进行处理，得到整数坐标值像素的灰度值，从而得到校正后的环境一号卫星CCD影像。”
经形式审查合格，国家知识产权局于2018年04月20日依法受理了该复审请求，并将其转送至原审查部门进行前置审查。
原审查部门在前置审查意见书中认为：（1）对比文件1虽然针对资源一号、二号等窄幅宽的影像，但将有理函数模型（包括正解和反解形式、以及地形相关和地形无关求解算法）应用于遥感图像的几何校正，在相关教科书中有记载；现有技术中，也存在大量将有理函数模型应用于环境一号卫星的技术报道。因此，在对比文件1公开了采用有理函数模型、通过参考正射图像以及高程数据进行几何校正的基础上，将该方法应用于环境一号卫星，是本领域技术人员能够想到和实现的。该应用可根据图像特点、处理精度要求，选择合理的参考图像和高程数据以及较多控制点进行处理，即可获得本申请的技术方案。（2）对比文件1公开了采用有理函数模型中地形无关的校正方法，然而，采用地形相关的有理函数模型进行几何校正，是本领域的公知常识。现有技术中，也存在大量将地形相关的方法应用于卫星图像校正的技术报道，在对比文件1公开了基于参考正射图像以及高程数据、采用地形无关的有理函数模型校正并插值获得最终纠正卫星影像的基础上，结合本领域公知常识，采用地形相关的有理函数模型校正无严格传感器成像模型的卫星图像，是本领域技术人员能够想到和实现的。因此坚持原驳回决定。
随后，国家知识产权局成立合议组对本案进行审理。
在上述程序的基础上，合议组认为本案事实已经清楚，可以作出审查决定。
决定的理由
审查文本的认定
复审请求人在提出复审请求时提交了权利要求的修改文件，经审查，该修改符合专利法第33条和专利法实施细则第61条第1款的规定。因此，本复审决定所针对的审查文本为：申请日2014年12月03日提交的说明书第[0004]-[0067]段、说明书附图图1-2、说明书摘要、摘要附图；2015年01月30日提交的说明书第[0001]-[0003]段；2018年02月28日提交的权利要求第1项。
关于创造性
专利法第22条第3款规定：创造性，是指与现有技术相比，该发明具有突出的实质性特点和显著的进步，该实用新型具有实质性特点和进步。
如果一项权利要求请求保护的技术方案与最接近的现有技术相比存在区别技术特征，所述区别技术特征未被其他对比文件公开，也不属于本领域的公知常识，而且，所述区别技术特征能够为该项权利要求带来有益的技术效果，则该项权利要求请求保护的技术方案相对于以上对比文件和本领域公知常识具有突出的实质性特点和显著的进步，具备创造性。
合议组在本复审决定中引用的对比文件与驳回决定中引用的对比文件相同，即：
对比文件1：“有理函数模型在光学卫星影像几何纠正中的应用”，张过等，《航天返回与遥感》第31卷第4期，第51-57页，公开日为2010年08月15日
对比文件2：“遥感影像的正射校正方法比较”，栾庆祖等，《遥感技术与应用》第22卷第6期，第743-748页，公开日为2007年12月15日
本复审决定将对比文件1作为最接近的现有技术。
（1）权利要求1符合专利法第22条第3款的规定。
权利要求1要求保护一种环境一号卫星CCD影像正射校正方法，对比文件1公开了一种有理函数模型在光学卫星影像几何纠正中的应用方法，并具体公开了以下技术特征（参见第51页摘要、第52-55页第2-4节）：
国产光学卫星影像几何纠正的基本流程为：严密模型建立-有理函数模型参数求解-精化有理函数模型-像元灰度值重采样-精度检查。具体描述如下：首先，建立影像的严密成像几何模型；其次，利用严密成像几何模型建立地面点立体空间格网和影像面之间的对应关系作为控制点求解有理函数模型参数；再次，依据影像面上的仿射变换关系，通过少量的地面控制点计算变化参数，在上述过程中要用到相应地区正射影像图和DEM作为参考数据；然后，采用双线性内插法对像元灰度值进行重采样；最后，待几何纠正完成后，在纠正影像和参考影像上对比选取一定数量的同名检查点，比较它们的坐标来验证纠正精度。
试验数据为“资源二号”卫星影像，首先，利用本文提出的方法求解该影像有理函数模型参数；其次，利用北京地区1∶10000正射影像图选取了一定数量的控制点对有理函数模型进行精化；最后，采用对应地区1∶10000 DEM（即数字高程模型）对试验影像进行正射纠正（相当于导入卫星CCD的一级影像；导入高程数据与参考数据）；
与地形无关的方法求解有理函数模型参数的流程可以概括为：首先，根据影像的覆盖范围，计算该影像覆盖区域的最大和最小椭球高；其次，在高程方向以一定的间隔分层，在平面上，以一定的格网大小建立地面规则格网，生成控制点地面坐标；再次，利用影像严密成像几何模型的反变换模型，计算控制点的影像坐标（相当于在步骤(1)导入的一级影像中采集地面控制点，获得该控制点在参考影像的空间坐标和控制点在一级影像中的像素坐标）。
权利要求1要求保护的技术方案与对比文件1所公开的内容相比，区别技术特征为：
权利要求1的影像正射校正方法是对环境一号卫星图像进行校正，而对比文件1的纠正方法适用于两景“资源二号”卫星影像（平原和山区）和一景“遥感二号”卫星影像；高程数据为格网间距为90米的SRTM高程数据，采用分辨率为15米的LandSat全色参考数据，其中，高程数据格网间距不大于HJ星CCD影像分辨率的五倍，且不小于HJ星CCD影像分辨率，参考数据分辨率不大于HJ星CCD影像分辨率，且不小于HJ星CCD影像分辨率的四倍；在一级影像中均匀采集81个地面控制点；步骤（3）将采集的地面控制点在参考影像的空间坐标(P，L，H)和控制点在一级影像中的像素坐标(X，Y)导入有理函数模型，建立4*81个等式，计算出有理多项式系数，即RPC，确定有理函数模型，具体计算公式如下：
其中，P、L和H分别为采集的控制点在参考影像的横坐标、纵坐标和高程值；X和Y分别为采集的控制点在一级影像中的像素横坐标和像素纵坐标；P1、P2、P3和P4均为形式相同的多项式，展开后分别为：
P1＝a1 a2X a3Y a4H a5XY a6YH a7XH a8Y2 a9X2 a10H2 a11XYH a12Y3 a13YX2 a14YH2 a15Y2X a16X3 a17XH2 a18Y2H a19X2H a20H3
P2＝b1 b2X b3Y b4H b5XY b6YH b7XH b8Y2 b9X2 b10H2 b11XYH b12Y3 b13YX2 b14YH2 b15Y2X b16X3 b17XH2 b18Y2H b19X2H b20H3
P3＝c1 c2X c3Y c4H c5XY c6YH c7XH c8Y2 c9X2 c10H2 c11XYH c12Y3 c13YX2 c14YH2 c15Y2X c16X3 c17XH2 c18Y2H c19X2H c20H3
P4＝d1 d2X d3Y d4H d5XY d6YH d7XH d8Y2 d9X2 d10H2 d11XYH d12Y3 d13YX2 d14YH2 d15Y2X d16X3 d17XH2 d18Y2H d19X2H d20H3
式中，aj,bj,cj,dj，j＝1,2,...,20为有理多项式系数；
步骤(4)将环境一号卫星CCD的一级影像所有像素坐标(P，L)以及对应高程值H代入步骤(3)中确定的有理函数模型，得到校正后图像的坐标值(X，Y)；步骤(5)采用双线性内插值方法对步骤(4)中得到的校正后图像的坐标值(X，Y)进行处理，得到整数坐标值像素的灰度值，从而得到校正后的环境一号卫星CCD影像。
基于上述区别技术特征，权利要求1实际解决的技术问题为如何选取参考数据和高程数据以及如何确定有理函数模型以得到校正后的环境一号卫星CCD影像。
对于上述区别技术特征，本申请的背景技术部分（说明书第[0004]段）明确指出：建立有理函数模型的关键是获取有理多项式系数(RPC)，由于种种原因，卫星影像供应方分发的HJ卫星影像没有有理多项式系数文件，所以，必须求解HJ星CCD影像有理多项式系数。业内求解有理多项式系数常用方法是利用卫星传感器已知的严格模型建立一组影像格网点以及对应的地面格网点作为虚拟控制点来解算有理多项式系数，但是，HJ卫星影像供应方分发的HJ卫星影像没有严格模型，所以，采用严格模型计算有理多项式系数的方式不适合HJ卫星影像。本申请采用了一种无需严格校正模型以及相关的卫星传感器与轨道参数而是通过地面控制点来求解有理多项式系数的方法。而对比文件1公开的光学卫星影像几何纠正的流程首先要建立严密模型（即严格模型），然后求解有理函数模型参数，显然对比文件1求解有理多项式系数的技术思路和本申请完全不同，对比文件1的影像纠正方法不适用于环境一号卫星CCD图像的正射校正。且正是由于技术思路上的不同，对比文件1采用的参考数据、高程数据以及确定有理函数模型的方法都和权利要求1不同。
对比文件2也并未公开上述区别技术特征，对比文件2公开的用于遥感影像的正射校正的有理函数模型为（参见第744页2.4节、第745页左栏第1-2段）：
其中，（rn,cn）和(Xn,Yn,Zn)分别表示像素坐标（r,c）和地面点坐标（X,Y,Z）经平移和缩放后的标准化坐标。每个多项式的形式为：
其中aijk是待求解的多项式系数。
由上面展开的多项式可以看出，等式右边的变量为地面点空间坐标（X,Y,Z），而权利要求1的多项式其等式右边的变量为（X,Y,H），其中，X和Y分别为采集的控制点在一级影像中的像素横坐标和像素纵坐标，H为采集的控制点在参考影像的高程值。显然，上述的（X,Y,Z）不同于（X,Y,H），对比文件2公开的多项式和权利要求1中的多项式是不同的。
因此，本领域技术人员根据对比文件2公开的有理函数模型难以想到权利要求1的有理函数模型，本领域技术人员根据对比文件2公开的内容无法获得将上述区别技术特征应用于对比文件1中以解决权利要求1所解决技术问题的启示。此外，上述区别技术特征也不属于本领域的公知常识，所以本领域技术人员无法通过结合对比文件1、2和本领域的公知常识得到权利要求1的技术方案。此外，正是由于上述区别技术特征，为权利要求1的技术方案带来了无需严格校正模型来求解有理多项式系数、提高了环境卫星CCD校正后影像的定位精度的技术效果。因此权利要求1相对于对比文件1、对比文件2和本领域公知常识的结合是非显而易见的，权利要求1具有突出的实质性特点和显著的进步，具备专利法第22条第3款规定的创造性。
3、关于驳回理由和前置审查意见
对于原审查部门的驳回理由和前置审查意见，合议组认为：
（1）本申请的背景技术部分（说明书第[0004]段）明确指出：建立有理函数模型的关键是获取有理多项式系数(RPC)，由于种种原因，卫星影像供应方分发的HJ卫星影像没有有理多项式系数文件，所以，必须求解HJ星CCD影像有理多项式系数。业内求解有理多项式系数常用方法是利用卫星传感器已知的严格模型建立一组影像格网点以及对应的地面格网点作为虚拟控制点来解算有理多项式系数，但是，HJ卫星影像供应方分发的HJ卫星影像没有严格模型，所以，采用严格模型计算有理多项式系数的方式不适合HJ卫星影像。本申请采用了一种无需严格校正模型以及相关的卫星传感器与轨道参数而是通过地面控制点来求解有理多项式系数的方法。而对比文件1公开的光学卫星影像几何纠正的流程首先要建立严密模型（即严格模型），然后求解有理函数模型参数，显然对比文件1求解有理多项式系数的技术思路和本申请完全不同，对比文件1的影像纠正方法不适用于环境一号卫星CCD图像的正射校正。且正是由于技术思路上的不同，对比文件1采用的参考数据、高程数据以及确定有理函数模型的方法都和权利要求1不同。
（2）虽然现有技术中存在将地形相关的方法应用于卫星图像校正的技术报道，但对比文件1公开的是采用有理函数模型参数求解中地形无关的校正方法，其首先建立严密模型，然后求解有理函数模型参数，可见该校正方法依托于与地形无关的方法，本领域技术人员并没有动机去改变对比文件1的技术方案使其采用与地形相关的方法求解有理函数模型参数。
综上，合议组对于原审查部门的驳回理由及前置审查意见不予支持。
至于本申请是否存在不符合专利法及其实施细则的其他规定的缺陷，有待于后续程序进一步审理。
三、决定
撤销国家知识产权局于2017年11月14日对本申请作出的驳回决定。由国家知识产权局原审查部门以下列文本为基础对本申请继续进行审查：申请日2014年12月03日提交的说明书第[0004]-[0067]段、说明书附图图1-2、说明书摘要、摘要附图；2015年01月30日提交的说明书第[0001]-[0003]段；2018年02月28日提交的权利要求第1项。
如对本复审请求审查决定不服，根据专利法第41条第2款的规定，复审请求人可以自收到本决定之日起三个月内向北京知识产权法院起诉。
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