复杂背景下航拍图像的电力线自动提取算法

无人机对电力线巡检的关键问题是如何从复杂背景的航拍图像中准确地提取电力线。本文提出了一种基于二维变分模态分解 (2D-VMD) 提取电力线的新算法。首先对原始航拍图像进行预处理,加快数据处理速度;然后采用2D-VMD算法对预处理后的图像进行分解,通过改进后的点锐度算法,选取带有电力线特征的IMF分量图,并利用Roberts算子进行边缘检测;最后利用形态学改进的Hough变换,完成对电力线的提取。试验结果表明,本文方法比传统的Canny算子结合Hough变换方法、LSD方法、Roberts 算法结合形态学改进的Hough变换方法更具精确性、抗噪性、自动化。     

复杂场景下的电力线自动提取

实现复杂场景下航拍图像的端到端电力线提取是电力线无人机检测的关键。本文通过分析基于深度学习的电力线实例分割实现存在的问题,提出了一种基于改进Mask R-CNN的电力线自动提取算法。首先,根据电力线的线性特征,提出一种线性IoU计算方法,改进Mask R-CNN原有的IoU计算,提高电力线提取性能;然后,将改进后的网络在电力线数据集上进行训练,得到电力线粗提取结果;最后,通过线段编组拟合算法,对粗提取结果进行聚类拟合,以解决电力线断裂和误检的问题。试验结果表明,所提方法能从环境复杂的无人机航拍图像中较为准确地提取完整的电力线。     

基于几何约束与局部描述的航空影像直线匹配

针对航空影像场景复杂,干扰直线匹配的不确定因素较多的问题,本文提出了基于几何编组与局部均值标准差直线描述符(MSLD)的直线匹配算法。首先,利用直线检测器(LSD)获得影像的直线特征信息,将直线与直线间的几何特征作为约束条件进行编组,获得两幅航空影像的直线对;其次,运用核线约束确定候选直线对,并依次构建参考与候选直线对的支持区域,利用仿射不变性统一支持区域的大小,借助MSLD进行直线对外观的局部描述;然后,结合欧氏距离与最邻近比值计算航空影像中直线描述符间的相似性,进而确定匹配结果;最后,结合共线约束完成对匹配结果的检核,获取精确的同名直线。试验选择不同场景类型变换下的航空影像数据,结果证明了本文算法可以较好地应对航空影像直线匹配效果不佳的现象。     

直升机电力巡检中电力线的自动提取

结合电力线在直升机航拍影像中的成像特性,提出了一种复杂自然背景中电力线的自动提取方法。首先,利用Ratio算子从复杂背景中检测出电力线边缘;然后把边缘转化成直线段,对出现断裂与欠连接的直线进行连接与合并;最后,从这些直线段中采样一些点集,利用随机一致性抽样算法(Ransac)从中选择尽可能少但足够的点来拟合成一根完整的电力线,并通过实验证明了该方法的有效性。     

无人机倾斜摄影铁路轨道线高精度自动重建

针对既有铁路测绘上线难、作业效率低及测量精度不足的问题,本文提出了一种基于无人机多视图几何原理的铁路轨道线高精度重建方法。首先从无人机影像上提取线特征;然后采用像方测度获得候选匹配线,基于物方距离测度进行Powell优化,获得精确的钢轨线匹配结果;最后,将影像钢轨线匹配结果作为观测值,以钢轨线反投影距离作为测度,最小二乘优化物方钢轨直线段坐标。试验结果表明,本文方法实现了影像轨道线自动匹配与高精度平差解算,像方反投影残差优于0.5像素,轨距和高程的内符合精度分别为0.006和0.005 m。解算成果的平面高程绝对定位精度可达到2 cm左右,平差模型收敛性良好,可以满足工程应用的需要。     

基于空间共现核的遥感影像分类

采用了基于模糊关系的图像空间共现核来进行高分辨率遥感影像的分类。首先分析了遥感影像的特点,指出其不存在绝对的参考帧。针对该特点,采用了具有较好方向不变性的描述子MROGH（multi-support region order-based gradient histogram）来进行遥感影像底层特征的描述;随后针对图像编码时的软编码情形采用了基于模糊关系的图像空间共现核来构建遥感影像的全局特征汇聚。在公用基准数据集上进行的遥感影像分类实验表明,采用本文方法得到的分类正确率显著优于传统的方式。此外,针对遥感影像分类时采用的不同分类框架进行了评估。     

高分辨率遥感影像主干道路提取的感知编组方法

针对高分辨率遥感影像的道路提取受"同物异谱、同谱异物"干扰的问题,该文提出一种基于感知编组的高分辨率遥感影像主干道路自动提取方法:首先,使用Line Segment Detector算法提取影像中直线段信息。然后,利用高分辨率遥感影像上的道路几何特征对直线段进行感知编组;最后,经过长度约束得到道路信息。使用两景影像进行了主干道路提取实验。实验结果表明,两个实验中主干道路提取的完整率、正确率和检测质量都在96%以上。     

一种有效的航拍图像中直线提取算法

首先对航拍图像进行小尺度高斯滤波;然后进行边缘检测,得到边缘检测幅度图像;再在边缘检测幅度图像中进行启发式搜索连接,提取出符合直线模型的直线搜索轨迹;最后根据直线搜索轨迹的判别获取直线。实验结果表明,该算法可以在航拍图像中提取出真实的直线,是一种有效的直线提取算法。     

背景复杂下航拍图像的电力线识别算法

如何从具有复杂背景的无人机航拍图像中完整准确地识别出电力线已成为电力线无人巡检的关键问题之一。本文通过分析航拍图像中电力线的特征，提出了一种复杂背景下电力线检测和识别的新算法。首先对原始图像进行直方图均衡化处理，改善图像的对比度；然后使用由LoG算子改进的边缘绘图-参数自由（EDPF）算法对航拍图像进行边缘检测，滤除背景噪声，并检测出电力线边缘；最后利用Radon变换和先验知识完整提取出图像中的电力线。试验结果表明，本文方法比传统的Canny算子与Hough变换的结合方法、LSD算法的识别准确率更高，识别效果更完整，稳健性更好。     

A Model-Based Approach to Semi-Automated Reconstruction of Buildings from Aerial Images

Automated reconstruction of building objects from aerial images is a complex problem due to the diversity of buildings as well as noise and low contrast of images, which are the results of distant photography, atmospheric effects and poor illumination. In this paper, a semi-automated approach to the reconstruction of parametric building models from aerial images is presented, which works with line segments extracted from the image. The model is selected interactively from a library of parametric models. A perceptual grouping technique is used to select the most significant image lines in terms of relations such as proximity and parallelism. Model lines are searched for the same relations as in the grouped image lines, and the corresponding lines undergo a matching procedure, which determines whether or not a match can be found between the given model and image lines. An experiment with aerial images of flat-roof and gable-roof buildings is shown and its results indicate the robustness and efficiency of the proposed approach.     

一种从SAR图像中提取城市道路网络的方法

提出一种从高分辨率SAR图像中提取城市道路网络的算法.在高分辨率SAR图像中,道路在空间结构上表现为一细长的且宽度基本恒定不变的均匀区域.利用模糊C均值聚类方法对高分辨率SAR图像进行聚类分析,将道路类像素从原始图像中分离出来.为突出道路形状特征,减少冗余信息,对聚类结果进行细化,同时利用跟踪算子消除短线段;以提取道路中心线二值图的像素值作为图像能量,应用Snakes模型检测道路网络.通过实际SAR图像验证,该算法可以准确提取复杂的城市道路网络.     

顾及拓扑关系的立体影像直线特征可靠匹配算法

针对单直线匹配过程中缺乏考虑邻近直线特征之间关系,纹理断裂处单一直线描述符的弱可靠性,提出了一种顾及拓扑关系的立体影像直线特征可靠匹配算法。该算法首先根据直线间距离、角度等基本拓扑关系对参考影像、搜索影像上提取的直线进行编组;然后将编组得到的直线组作为匹配基元,充分利用直线特征组内的拓扑关系,依次采用核线约束、单应矩阵约束、象限约束、不规则三角形区域灰度相关约束对其进行匹配;最后将同名直线组分裂为两对同名单直线、并对分裂后的结果进行整合、拟合、检核等后处理,得到"一对一"的同名直线。选取典型纹理特征的航空影像和近景影像进行参数分析及直线匹配试验,结果表明,本文算法能获取可靠的直线匹配结果。     

基于基尼系数的倾斜航空影像中建筑物立面损毁检测

针对已分割出的建筑物立面,提出了以基尼系数作为损毁指数对倾斜航空影像中建筑物立面损毁检测的方法。该方法首先通过改进的k-means算法分割出建筑物立面的门窗和墙面,然后利用Canny算法对分割影像进行边缘检测提取统计特征,最后利用经济学中的基尼系数来判断建筑物立面是否损毁。实验结果表明,本文方法在没有先验信息的情况下仅利用单时相倾斜航空影像就能简单高效地判定建筑物立面损毁。     

WorldView-2影像双介质摄影测量的浅海地形测绘试验

主要研究利用高分辨率WorldView-2卫星影像和双介质立体摄影测量方法进行浅海地形测绘的可行性,同时解决双介质立体摄影测量精定位算法(即折射改正算法)适用性差的问题。首先依据通用的双介质物像几何关系,提出了一种普适的双介质立体摄影测量折射改正算法;然后以海南省三沙市甘泉岛、珊瑚岛周围浅海区域为试验场,利用两个地区的WorldView-2立体影像,运用双介质立体摄影测量方法进行了浅海地形测绘试验。试验成功提取到了两个地区浅海海底的数字高程模型(DEM)。其中,甘泉岛地区的浅海DEM精度达到2.08 m(剔除其中的高程异常点后的结果)。研究表明:提出的折射改正算法,无论"空中同名光线延长线是否相交"都是适用的,且能改善浅海地形测绘精度。在水体清澈、无海浪情况下,利用相应的WorldView-2立体影像和双介质立体摄影测量方法进行浅海地形测绘是可行的。     

ROOF BOUNDARY EXTRACTION USING MULTIPLE IMAGES

Urban area building extraction is one of the most challenging problems in photogrammetry. Well-extracted buildings are needed for a variety of applications, such as cartography, building GIS databases for cities, and urban planning. This paper presents a new technique to extract 3D building wire-frames using a robust multi-image line-matching algorithm. Although one pair of images is adequate to find the 3D position of two visibly corresponding image features, it is not sufficient to solve the general building extraction problem due to obscured parts in the building. Four images are used in this research to extract the building wire-frames. First the images are segmented into regions. Regions are then classified into roof regions and non-roof regions based on their size, shape, and intensity values. The roof region boundary pixels are located and used to find the region perimeters. Region correspondence is solved in a pair-wise mode over all images using the epipolar constraint, region size, region shape, and region intensity values. Image lines within the corresponding regions are matched over all images simultaneously by first creating a plane for each region line. Planes are then intersected simultaneously and geometric consistency is used to determine acceptance or rejection. Results with high overlap and sidelap aerial images are presented and evaluated. The results show the completeness and accuracy that this method can provide for extracting complex urban buildings. The average coordinate accuracy is about 0·8 m using 1:4000 scale aerial photographs scanned at 30 μ m. Six buildings were examined; the line detection rate is 98%.     

航空影像上道路中心线的半自动提取算法研究

提出了一种新的从航空影像上提取道路中心线的半自动方法。该方法利用道路地物的几何特征和辐射特征，根据用户提供的少量道路种子点，利用自适应灰度模板对道路中心线上的每个点进行调整，最后采用最小二乘算法和牛顿迭代法对调整后的道路中心线上的每个点进行拟合，以此获得趋近于道路中心线的最佳折线。试验结果证明，该算法简单易行、效率较高．具有较好的鲁棒性和实用性。     

基于物方几何约束的多视匹配算法研究

影像匹配是航空影像数据自动空三处理的关键技术之一。为充分利用三线阵影像信息及纹理信息,文中针对ADS40影像采用一种利用像方和物方信息进行约束的多视匹配方法,此算法能同时处理3张及3张以上的影像,大大加快匹配效率,为自动空三提供有效的连接点及为提取DSM提供高精度密集匹配点。     

基于数学形态学方法的街道数据提取算法

数学形态学用具有一定形态的结构元素去度量和提取图像中的对应形态以达到对图像分析和识别的目的。其中细化是处理线状二值图像的一种重要技术,它可以把二值图像区域缩成线条,以逼近区域的中心线,极大地减少图像中的冗余信息量,以便进一步分析和识别。本文研究了通过击中变换实现的骨架线提取算法,并将其应用于城市居民地的街网数据提取,取得了较好的实验效果。     

利用影像辅助LiDAR点云数据的建筑物提取方法研究

机载LiDAR作为一种新兴的对地观测技术,能够快速地获取地表三维信息。如何从海量LiDAR点云数据中提取建筑物是数据处理中的一项关键工作。本文结合LiDAR数据和航空影像的数据特点,提出了一种航空影像辅助的LiDAR点云建筑物提取方法,首先,采用面向对象方法从航空影像中提取建筑物的轮廓;然后,以建筑轮廓信息为参考,从LiDAR点云中提取建筑物的点云数据;最后,通过实验证明该方法的有效性与可行性。     

同名点累计分布约束的航空影像线特征匹配

为了克服断裂、变形等因素对线特征匹配的影响,本文提出了一种同名点累计分布约束的航空影像线特征匹配算法。该算法在Canny边缘提取的基础上对两张影像中的待匹配线特征建立索引,首先利用单应性矩阵结合核线约束精简候选线特征数量,并通过以点代线的方式对线特征上的所有点进行匹配;然后建立累计分布矩阵统计同名点的分布情况以确定同名线特征;最终整合双向匹配结果,实现线特征的多对多匹配。选取典型的航空影像进行线特征匹配实验,结果表明:本文提出的匹配算法能进行曲线匹配,并可实现断裂线特征的多对多匹配,鲁棒性强。与已有匹配算法进行比较,该算法在尺度、亮度、旋转等变化条件下仍可取得较为满意的匹配结果,且在匹配效率上具有一定的优势。