物方多视匹配算法的严密投影辐射线模型

多基线影像匹配技术比单立体影像匹配更好地解决了影像的相似特征、遮挡特征等问题.文章针对线阵影像的几何成像特点,设置传感器成像参数,根据地面铅垂线对应的像点变化关系,推导了物方多视铅垂线匹配算法(MVLL)的“投影辐射线”严密函数表达式,并给出了分析结论.最后分别采用模拟数据与实际遥感影像数据进行了实验分析,结果证明:投影辐射线在局部范围内可近似为直线使用,其误差对最终匹配结果无影响.     

多基线立体影像的GC~3-P-SGM匹配方法

以"几何约束互相关"模型为基础,将迭代高程等效成"半全局影像匹配"方法中的左右视差,通过匹配代价的聚合分析,提出了一种多基线立体影像匹配方法 GC~3-P-SGM,并给出了其具体匹配步骤和处理流程。利用天绘一号卫星影像数据进行了实验和分析,结果表明,该方法具有较高的匹配性能和匹配精度。     

物方多视影像密集匹配方法

针对多视影像由于遮挡导致的匹配不确定性问题,该文提出一种特征点和物方地面元相结合的多视影像密集匹配方法。该方法利用规则格网划分的空间平面作为基础,通过特征点匹配获取同名像点和高程赋值的格网平面,为后续匹配提供初始的DSM。在此基础上,利用铅垂线轨迹法对平面上规则分布的平面元进行匹配,加密特征点匹配结果。通过对某区域UCX影像的匹配实验表明,该文提出的算法能高效、准确地得到匹配结果,特别对较大影像计算快速,适用于实时处理。     

自适应窗口的SAR立体影像匹配方法

针对SAR立体影像间几何畸变对影像匹配的影响,该文提出一种自适应窗口的SAR立体影像匹配方法。首先引入外部粗分辨率DEM,根据影像参数和DEM高程精度约束匹配搜索范围。然后采用归一化互相关和测度进行辅影像匹配窗口自适应扩展匹配,以保证主辅影像匹配窗口内的灰度信息一致;归一化互相关和值最大时的辅影像匹配窗口为最佳匹配窗口,最佳匹配窗口的中心点为获取的匹配点。最后利用双向一致性约束剔除误匹配点。试验结果表明,本文方法在山地区域能有效地增加正确匹配点数量,提高匹配正确率。     

基于数字视差模型和改进SIFT特征的数字近景立体影像匹配

针对数字近景立体摄影测量中立体影像的高效自动匹配的需要,提出一种基于数字视差模型（digital parallax model,DPM）和改进SIFT(scale invariable feature transformation)特征的立体影像匹配算法。该算法首先根据近景立体摄影系统中相机基距和相互关系固定的特点,利用已知的标定数据,构建立体影像的数字视差模型,并计算立体影像中的同名核线参数,再在DPM和核线的约束下,确定右影像上同名像点的搜索范围,以提高匹配速度和准确性;其次,利用SIFT特征和灰度特征,设计结合局部结构信息和全局灰度信息的匹配相似性测度计算模型,以增强匹配的稳健性。利用该算法对实际立体影像进行实验,结果表明本文方法可大大消减错误匹配,提高匹配的可靠性和精度。     

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。     

SRTM约束的无地面控制立体影像区域网平差

针对SRTM(shuttle radar topography mission)数据在平坦地形或局部区域的高程精度远远高于其标称精度的特点,研究设计了一种无地面控制条件下利用SRTM作为高程约束的立体区域网平差方法。通过构建一个较大范围区域网并匹配密集连接点,将SRTM作为连接点物方高程初值,并在平差解算过程中确保分布于地形平坦区域(根据经验,在该类区域SRTM精度较高)的连接点的物方高程严格趋近SRTM高程,最终实现大范围区域内影像高程精度的整体提升。通过以覆盖湖北省全境的资源三号卫星三线阵立体影像作为试验影像的试验验证表明,采用该平差方案,在无地面控制点条件下资源三号立体影像的高程中误差从7.2m提升到2.0m,其中地形平坦区域高程中误差1.44m,山地区域高程中误差3.0m,达到了我国1∶25 000比例尺测图应用的高程精度要求。     

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。     

一种适合航空影像的直线匹配方法

针对航空影像中高程变化对视差影响较大,而传统的单应矩阵与几何约束未考虑视差影响的问题,该文提出了一种适合航空影像的直线匹配方法。首先采用尺度不变特征变换(SIFT)算法进行特征匹配,并计算立体影像间的基础矩阵,通过核线纠正消除其上下视差;然后计算影像间的单应矩阵,并对Hough变换提取的直线段进行变换,最终通过直线段间的端点距离作为约束条件实现了直线匹配。采用多组航空影像开展了实验,结果表明:针对航空影像中高程变化较大的区域,提出的方法可以减少视差的影响,匹配效果优于传统单应矩阵与几何约束的方法,且匹配可靠性高。     

稀疏点云引导的航空影像数字表面模型生成方法

密集匹配是生成数字表面模型的核心步骤,但在纹理缺乏、视差断裂和光照不一致等区域容易匹配失败。为了提高密集匹配结果的精度,提出一种稀疏点云引导(sparse point cloud guidance, SPCG)的航空影像数字表面模型生成方法,旨在利用空三加密的稀疏点云约束影像的密集匹配。首先,通过稀疏点云引导的方式,选择具有良好几何配置、高重叠度和高覆盖率的立体影像对;然后,利用最近邻聚类和金字塔传播方法,扩充稀疏点云的数量;进一步,采用改进的高斯函数优化扩展点的匹配代价,以提高密集匹配结果的准确性;最后,将多个密集匹配点云融合,生成数字表面模型。模拟立体影像和真实航空立体影像的实验表明,SPCG方法优化的半全局匹配显著提升了原始半全局匹配算法的匹配准确性,具体数值表现如下：半全局匹配生成的视差图与真实视差的差值大于1、2或3个像素的百分比分别为46.72%、32.83%或27.32%,而SPCG方法优化的半全局匹配相比于半全局匹配分别下降了7.67%、9.75%或10.28%。此外,相比于高斯方法优化的半全局匹配和深度学习方法金字塔立体匹配网络,SPCG方法优化的半全局匹配具有最高的...     

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。     

基于空间约束和结构特征的光学与SAR影像配准

针对光学和合成孔径雷达(synthetic aperture radar,SAR)影像间的几何形变和辐射差异造成的配准困难问题,提出一种基于空间几何约束和结构特征的光学影像与SAR影像自动配准方法.首先,利用分块的Harris算子在输入影像上提取分布均匀的特征点,根据有理函数模型对输入影像进行局部几何纠正,实现输入影像...     

局部物体块匹配的图像匹配算法

构建具有较强表达能力的图像特征是图像匹配应用的核心环节.训练孪生神经(Siamese)特征提取网络构建图像局部特征,通过图像局部特征的匹配解决整体图像匹配的问题.在图像匹配过程中,首先检测图像中包含的物体块,采用特征提取网络构建各物体块的特征表达,然后计算各物体块间的相似度,组成图像对相似矩阵,最后基于相似矩阵构建图像...     

一种热红外与可见光影像深度特征匹配方法

针对无人机热红外影像与光学卫星影像的匹配难题,提出一种基于异源地标数据集学习的深度局部特征匹配方法。首先,利用生成对抗网络学习热红外与可见光影像的灰度分布规律,并进一步合成用于特征提取模型训练的热红外影像地标数据集;然后,联合残差网络和注意力机制模型,从数据集中学习深度不变特征;最后,经过对不变特征的匹配、提纯等处理,获得像对的正确匹配点。试验测试了该方法的性能,并与KAZE、特征检测描述网络和深度局部特征模型进行了对比。结果表明,提出的方法对灰度、纹理、重叠率以及几何变化具有较强的适应性,且匹配效率较高,可为无人机视觉导航提供支撑。     

联合对数极坐标描述与位置尺度特征的无人机影像匹配算法

针对无人机（unmanned aerial vehicle, UAV）影像提取的同名点数量较少,从而影响影像间位姿信息的计算,导致影像拼接错位、平差解算不严密甚至失败等问题,提出了一种联合对数极坐标描述与位置尺度特征的匹配算法。首先,建立高斯多尺度影像集合进行特征点提取;其次,采用对数极坐标进行描述子构建,建立适合UAV影像特征的描述子;然后,通过位置和尺度约束的距离匹配函数进行特征匹配;最后,通过模式搜索和快速样本共识方法剔除粗差后完成同名点提取。将四旋翼UAV获取的影像作为实验数据,与SIFT(scale invariant feature transform)算法和SAR-SIFT（synthetic aperture radar-SIFT）算法进行了影像匹配的对比实验。结果表明,所提算法可以较好地提取UAV影像的同名点对。     

多视匹配MVLL算法及其在ADS40线阵影像中的运用

基于传统单立体VLL匹配算法,从多视觉立体匹配角度出发,研究了一种新的多视影像匹配MVLL算法。ADS40线阵影像多视匹配试验表明,MVLL算法在相似特征、遮挡特征等难点匹配问题上具有显著优势。     

利用距离变换模型进行卫星影像与激光点云精配准

卫星影像可以低成本、高频率地提供地物光谱特性观测信息,而激光点云可以提供精细的几何结构,两类数据的融合可以实现优势互补,进一步提高地物分类和信息提取的精度和自动化程度。实现亚像素级精度的几何配准是实现两类数据融合的前提,提出了一种基于线元素距离变换模型的快速配准方法。该方法以点云为控制源,将点云中的建筑物边缘等典型线元素通过卫星影像的初始有理多项式系数(rational polynomial coefficient, RPC)投影到像方空间,与卫星影像中的线元素进行迭代最近点配准,从而通过RPC参数精校正的方式实现几何配准。采用距离变换模型作为迭代最近点搜索的查找表,提高了运算效率;采用最新的渐进式鲁棒求解策略,能在噪声极多的情况下保证配准的鲁棒性。采用GeoEye-2、高分七号、WorldView-3等卫星影像与激光点云进行了配准实验,并分别通过人工精确量测的外业控制点和作业员内业刺的控制点作为检查,证明所提方法能在3种影像上达到0.4～0.7 m的配准精度,显著优于将点云映射为二维图像然后通过多模态匹配进行配准的策略。     

一种POS数据辅助多视角倾斜航空影像匹配方法

提出一种利用POS辅助多视角倾斜影像匹配的算法。首先,利用POS数据对倾斜影像进行近似核线纠正;然后,用SIFTGPU算法对纠正影像进行特征匹配,根据匹配结果计算出两张影像的水平和垂直方向视差进而求得其近似重叠区域;将重叠区域进行分块特征匹配,采用比值提纯法、视差约束和RANSAC算法等约束条件剔除误匹配;最后,将匹配结果通过POS数据反算回到原始影像上。试验结果表明,将POS数据应用到多视角倾斜影像匹配中,可快速获得比常规影像匹配方法数量更多、分布更均匀的匹配点。