利用局部仿射不变及核线约束的近景影像直线特征匹配

针对近景影像中直线因遮挡、提取算法等带来的匹配问题,提出了一种基于局部仿射不变及核线约束的直线特征匹配方法。该方法在对立体近景影像进行同名点匹配及直线特征提取的基础上,首先利用直线特征与邻域内以同名点为端点的虚拟直线段的相交仿射不变性进行候选同名直线的搜索,再借助核线约束确定目标直线与候选同名直线的重叠部分,然后通过直线特征的角度及支撑域灰度的综合相似性测度进行匹配,得到正确的同名直线。利用该方法对不同几何变换下的近景影像进行实验,结果表明,本方法具有较好的可靠性和准确性。     

基于SIFT的宽基线立体影像密集匹配

提出基于对极几何和单应映射双重约束及SIFT特征的宽基线立体影像多阶段准密集匹配算法。算法包括三个阶段：①基于特征点的空间分布和信息熵选取一定数量的最优SIFT特征点集并进行最小二乘初始稀疏匹配及立体像对的基本矩阵和单应矩阵估计;②对于其余特征,利用同名核线倾斜角及SIFT特征的尺度信息对匹配窗口的仿射变换参数进行迭代优化及变形改正、提取仿射不变SIFT特征描述符,并基于双重约束信息及欧氏距离测度进行匹配;③考虑宽基线立体影像较低的特征提取重复率,对第②步左右影像中未能成功匹配的特征点,基于双向搜索策略,采用基于盒滤波加速计算的SSD测度在变形改正后的双重约束区域中进行匹配,并对匹配结果进行加权最小二乘拟合定位。实际的宽基线立体影像试验结果证明了算法的有效性,可为后续的三维重建提供较为可靠的密集或准密集匹配点。     

一种新的异源高分辨率光学卫星遥感影像自动匹配算法

提出一种新的异源高分辨率光学卫星遥感影像自动匹配方法.首先利用高分辨率光学遥感影像有理多项式模型(RFM)正解模型,通过迭代计算其反解模型,并将RFM反解模型与投影轨迹法结合提取特征点对应异源影像核线,通过核线检查与对比分析确定同名点搜索范围.然后在搜索范围内利用最小欧式距离准则提取初始同名点,最后采用RANSAC算法和多项式拟合迭代法剔除误匹配点以获取最终的匹配结果.试验结果表明,相对于传统的SIFT算法,本文方法通过对异源影像特征点构建核线几何约束和灰度分析进行匹配,可获取更好的匹配效率和精度.     

基于POS数据的核线影像生成方法

提出一种对已知外方位元素的立体影像实施灰度重采样生成核线影像对的方法,推导了核线影像与原始影像之间的严密几何关系,并利用一组摄于某山区的1∶3 000比例尺实际航空影像验证了所建立几何关系的正确性和方法的可行性.试验表明,利用光束法区域网平差和经检校后的POS影像外方位元素生成的核线影像对与基于常规相对定向方法所生成的核线影像对具有相同的质量,同名点的上下视差在1像元以内,完全可以满足摄影测量立体观测的要求;而采用未经检校的POS影像外方位元素所生成的同名核线影像对带有约70像元的上下视差,无法用于立体观测.     

直线特征的多层次仿射不变匹配方法研究

针对直线两侧表面视差非连续、影像几何变形大等问题,提出了一种直线特征的多层次、仿射不变匹配方法。首先利用核线几何、相对方位、重叠距离、长度比等约束条件确定候选直线,根据仿射不变参数纠正直线支撑窗口并计算两侧邻域灰度加权相似性,得到线特征两侧表面视差连续情况下的直线匹配结果,并利用左右双向一致性检验剔除错误匹配;然后对未匹配直线采用顾及线特征两侧表面视差不连续的单侧邻域灰度加权相似性准则和双向一致性检验得到最终匹配结果。不同纹理类型的倾斜立体影像数据验证了方法的有效性,为倾斜立体影像直线特征匹配提供了一种可行的思路。     

融合SIFT与SGM的倾斜航空影像密集匹配

针对倾斜航空摄影特点与匹配处理要求,提出了融合尺度不变特征转换SIFT与半全局匹配SGM的倾斜影像密集匹配方法,包括两个阶段:(1)引入局部二阶矩变换的SIFT倾斜影像稀疏匹配。利用与二阶矩特征值有关的Hessian-Gabor算子提取影像初始特征,通过窗口二阶矩变换及椭圆归一化处理去除特征邻域的仿射变化,使得改进SIFT的特征描述符仿射不变性大大增强,满足宽基线倾斜像对稳健匹配要求的同时并能获得较多的匹配特征作为后续SGM优化计算的路径约束条件;(2)路径受限优化下的SGM倾斜影像密集匹配。以倾斜影像SIFT成功匹配像素的互信息为约束,对SGM的动态规划路径进行分段纠正,减小错误匹配代价的传播并加速最优路径搜索过程;以匹配像素的离散视差信息为基础,基于TPS变换生成良好初始视差图,以提高SGM互信息计算的可靠性并提高计算效率;对理想水平像对下的摄影测量水平核线重排过程进行扩展,整体旋转摄影基线以消除分量BX,BY的影响并建立虚拟"水平"像空间辅助坐标系,从而利用相对定向参数生成沿扫描线方向的"水平"核线影像以满足SGM应用要求。倾斜影像密集匹配试验结果证明了算法的有效性,可为后续摄影测量DSM自动生成或3维快速重建工作提供可靠、逐像素的密集匹配点。     

基于Harris角点和SIFT特征的近景影像匹配

针对近景影像匹配过程中误匹配率较大的情况,本文提出了一种基于Harris和SIFT特征的近景影像匹配方法。该方法首先提取Harris角点和SIFT特征,运用灰度相关系数和BBF-KD树方法将Harris角点和SIFT特征完成双向一致性匹配;然后,利用基于RANSAC方法和P-H算法的相对定向得到内点集A与B,将内点集A、B合并生成Delaunay同名三角网;最后,在同名三角形约束下通过缩小Harris特征点阈值T得到新内点集,实时插入同名三角网中,直到生成足够数量的内点。实验所得内点数分别与合并加密匹配前以及其他方法相比都有显著增多,结果表明对于视角、尺度、旋转、光照及噪音等条件发生变化的不同影像,本文提出的近景影像匹配方法能提高匹配率及匹配可靠性。     

图像特征点提取及匹配技术研究

图像特征点提取和图像匹配技术是图像处理领域中的重要技术,同时是多种图像处理及应用的基础。本文主要研究利用Forstner算子、Moravec算子、Harris算子、SIFT算子对近景影像和航空影像进行特征点提取;接着,采用基于SIFT的匹配来确定匹配同名像点,利用核线约束匹配的搜索范围,约束范围内的特征点;接着,采用灰度相似性约束和双向一致性约束对匹配结果进行检核;最后,得出特征提取和特征匹配的结果。基于本文研究的特征点影像提取及匹配方法,分别选取一组近景影像和数码航空影像进行实验,实验结果证明了本文方法的可靠性和高效性。     

采用双线性插值算法重采样生成核线影像

核线是摄影测量的一个基本概念,在立体像对上,同名像点一定位于同名核线上,而且同名核线对上的像点是一一对应的,因而如果能在立体像对上确定同名核线,那么就可以根据同名核线的性质,将二维的影像匹配转变为一维匹配,大大的提高了计算效率和可靠性,这里从共线方程推导核线影像的生成公式,并简单分析了三种常用的重采样算法,最终采用双线性插值算法生成核线影像。     

结合同名点及核线约束的近景影像直线匹配

针对影像间尺度变化、直线提取断裂、直线邻域纹理断裂引起的近景影像直线匹配难题,该文提出一种结合同名点及核线约束的近景影像直线匹配算法。该算法在已有同名点和直线提取结果的基础上,首先确定目标直线两侧离目标直线距离最近的同名点,利用其在右影像上对应的同名点连线得到的虚拟直线为基准构建矩形候选区;其次,分别计算左、右影像上同名点连线得到的虚拟直线与待匹配直线的夹角,根据两角度差值进一步对候选直线进行筛选;然后,利用核线约束计算目标直线和候选直线的重叠部分,并以此为中心构建直线支撑域,统一两支撑域窗口尺寸,根据窗口灰度相关确定同名直线;最后,采用距离约束对匹配结果进行检核完成直线匹配。选取具有不同几何变换的三组近景影像进行直线匹配实验,结果表明该文方法能获得可靠的直线匹配结果。     

月面巡视探测器立体影像的多核CPU并行快速匹配

月面巡视探测器立体影像的摄影测量处理是获取月面三维信息实现巡视器定位导航的重要手段之一。影像匹配是地面近景摄影测量实现自动化处理的关键,本文研究了基于积分影像的单机多核并行匹配算法,实现了月面巡视器模拟影像的快速匹配。试验表明该方法能显著地缩短匹配时间,达到较高的加速比和效率。     

基于多基线立体匹配技术的三维重建

介绍一种从多目视觉理论演化而来的多基线立体匹配技术,它具有短基线、多影像的特点,可以大大提高匹配的自动化和可靠性,快速实现物体表面三维重建,最后通过四组实验说明该技术的可行性和优越性。整个过程包括短基线相片获取、相片参数解算、多基线立体匹配、数据预处理和三维重建等。     

基于动恣规划的整体影像匹配

影像匹配是数字摄影测量工作的基础。考虑到多条核线上的匹配点，本文提出了一种基于动态规划的整体影像匹配方法，构造了一种新的立体匹配模型，并将该模型转化成为简单的一维动态规划模型，采用对角线的方法划分阶段，用视差较和相关系数来构造阶段的代价函数，从而得到了基于动态规划的整体最优匹配结果。     

高分辨率遥感影像DSM的改进半全局匹配生成方法

提出一种基于改进半全局匹配算法的高分辨率遥感影像数字表面模型（digital surface model,DSM）生成方法。首先利用影像间连接点几何约束关系对有理函数模型进行系统误差补偿,在补偿模型的基础上对影像进行分块,利用投影轨迹法逐块得到核线影像对;在密集匹配阶段,对影像建立金字塔后逐层进行半全局匹配,匹配过程中引入顾及影像纹理信息的视差图膨胀腐蚀算法约束每一层视差搜索范围,增加了视差图边缘处的有效像素数,同时减少了算法所需的内存开销和计算时间;在视差图后处理阶段,利用加权中值滤波算法保护了视差图的边缘信息;最后基于前方交会获取DSM。选取WorldView 3和资源三号立体影像进行试验,结果表明,本文方法获取的DSM精度在高程方向上接近于1.5倍GSD,并且较好地保持了地物的边缘特性,在计算效率和内存开销方面也具有较好的平衡。     

基于普通数码立体影像的同名核线搜索方法

普通相机拍摄的像片越来越成为近景摄影测量的主要数据来源,针对普通相机内方位元素不固定、图像畸变较大的问题,论文提出了先对立体影像进行内方位元素(x0、y0)和畸变系数k1改正、再建立核线影像的操作流程,推导了相关的数学模型,根据实例验证,得到了很好的效果。     

Automatic 3D Coordinate Extraction from High Resolution Digital Aerial Images

Image matching has been widely used in various fields such as digital photogrammetry, remote sensing, image processing and computer vision. In this study, the speeded up robust feature extraction algorithm for automatic point extraction was applied to a pair of high resolution digital aerial stereo images. In contrast to other studies, the universal transverse mercator coordinates of randomly selected test points were computed automatically with the proposed approach and compared with the same points that were manually measured. As a result, the mean square differences for the UTM coordinates’ in the X, Y and Z axes were calculated as ±0.043, 0.030 and 0.153 m, respectively. It is proved that the proposed algorithm is successful in matching remotely sensed high-resolution images acquired with digital cameras. Moreover, the automatization of the basic tasks in image matching and the 3D coordinate acquisition were also achieved by the algorithm.     

Application of inertia ellipse in code marker matching

In close-range photogrammetry, 3D information acquisition is based on image matching. The application of code marker helps to improve the level of automatic matching and the matching accuracy. This paper investigates the application of inertia ellipse algorithm to code marker matching. We can calculate the inertia ellipse of a target with a certain boundary. First, the method is applied to a single code marker; the angle and scaling are valid. Then, the paper introduces the multi code markers matching method by the inertia ellipse. Rotation and scaling changes of homonymy images can be calculated by inertia ellipse algorithm. These parameters can be used for code marker matching in arbitrary attitude close-range photogrammetry.     

Application of inertia ellipse in code marker matching

In close-range photogrammetry, 3D information acquisition is based on image matching. The application of code marker helps to improve the level of automatic matching and the matching accuracy. This paper investigates the application of inertia ellipse algorithm to code marker matching. We can calculate the inertia ellipse of a target with a certain boundary. First, the method is applied to a single code marker; the angle and scaling are valid. Then, the paper introduces the multi code markers matching method by the inertia ellipse. Rotation and scaling changes of homonymy images can be calculated by inertia ellipse algorithm. These parameters can be used for code marker matching in arbitrary attitude close-range photogrammetry.     

基于近景数字摄影测量的飞机表面模型重建

介绍了数字近景摄影测量在重建飞机三维表面模型中的应用方法。根据飞机表面的特征,结合摄影测量方法的特点,总结出包括拍摄计划制定、外业测量、内业处理的一套处理方法:根据飞机外形特征,划分适于拍摄和后期处理的拍摄带;在机身和地面布置一定数目的控制点作为对拍摄像片的控制;利用数字近景摄影测量中影像匹配、相对定向、绝对定向以及光束法平差等一系列方法的综合运用,解算拍摄像片的外方位元素;对飞机机身分块处理,以三角网为基础重建飞机完整的三维表面模型。