一种基于Hough变换的对极几何稳健估计算法

从基本矩阵的性质和作用出发,首先从理论上证明了如果在一条2维直线上有多于给定的3个以上的匹配点,多余的点将被视为冗余点不能用作匹配点;然后针对该问题引入了Hough变换算法,在建立匹配点对应关系的同时剔除冗余的共线点。实验表明,用改进后的算法估计出的基本矩阵在平均余差和对极距离上都小于改进前的算法,提高了基本矩阵的估计精度和稳定性。     

一种基于Hough变换的对极几何稳健估计算法

从基本矩阵的性质和作用出发,首先从理论上证明了如果在一条2维直线上有多于给定的3个以上的匹配点,多余的点将被视为冗余点不能用作匹配点;然后针对该问题引入了Hough变换算法,在建立匹配点对应关系的同时剔除冗余的共线点.实验表明,用改进后的算法估计出的基本矩阵在平均余差和对极距离上都小于改进前的算法,提高了基本矩阵的估计精度和稳定性.     

基于小波高精度点匹配的基本矩阵估计

利用2视图进行景物的3维重构中,基本矩阵的估计是一个非常重要的问题。目前无论是线性算法还是非线性算法,在估计基本矩阵时都不太理想。这里采用图像的Harries角点作为端点,经过基于小波变换的子线段匹配方法获得高精度的匹配点对;在此基础上,进一步采用Hartley提出的改进八点算法获得了高精度的基本矩阵。通过真实图像的对比实验证明,该方法能有效地提高景物3维重构中基本矩阵估计精度。     

基于小波高精度点匹配的基本矩阵估计

利用2视图进行景物的3维重构中,基本矩阵的估计是一个非常重要的问题.目前无论是线性算法还是非线性算法,在估计基本矩阵时都不太理想.这里采用图像的Harries角点作为端点,经过基于小波变换的子线段匹配方法获得高精度的匹配点对;在此基础上,进一步采用Hartley提出的改进八点算法获得了高精度的基本矩阵.通过真实图像的对比实验证明,该方法能有效地提高景物3维重构中基本矩阵估计精度.     

局部特征匹配的卫星影像几何偏差估计可行性分析

几何定位偏差是评估卫星影像质量的重要参数之一。本文利用特征匹配方法进行卫星影像几何偏差估计,并对该方法的可行性进行分析。首先,选取包含典型地物的局部卫星影像构建路标基准影像库;其次,采用局部点特征描述子对卫星影像与路标基准影像库进行亚像素提取与匹配,确定同名像点,然后为提升同名像点匹配精度,提出了顾及空间关系与几何一致性约束的匹配策略,继而,对卫星影像与路标基准影像库的匹配像点进行内插计算,获取同名像点的地理空间坐标;最后,通过差值计算得到卫星影像相对路标基准影像的偏移参数,完成几何偏差估计和可行性分析。本文以我国风云卫星为例,选取包含海岸线、湖泊、山脉、河流及岛屿的局部卫星影像集构建路标基准影像库,并选用SIFT、SURF、ORB 3个局部特征进行测试分析。测试结果表明,基于局部特征匹配策略对卫星影像几何偏差估计的系统误差小于0.1像素,定量地证明了局部特征匹配方法对卫星影像几何偏差估计的可行性。     

基于SIFT的宽基线立体影像最小二乘匹配方法

提出基于对极几何和单应映射双重约束的SIFT特征多尺度加权最小二乘匹配算法。算法首先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,并采用基于奇异值分解(SVD)的SIFT特征匹配、基于SIFT特征尺度和方位信息的自适应归一化互相关(NCC)匹配获得精度较高的初始匹配点用于立体像对的基本矩阵和单应矩阵估计。然后在对极几何和单应映射的双重约束下,基于自适应NCC及距离加权的多尺度最小二乘匹配算法进行扩展匹配并同时保留匹配定位精度较高的原始SIFT特征点对。算法综合应用基于积分影像的NCC快速计算、金字塔影像匹配等方法和策略。最后选取实际的宽基线序列立体影像进行试验并同原始的SIFT特征匹配算法、基于SVD的SIFT算法进行了综合对比分析。结果表明当影像间无显著亮度变化时该方法的匹配性能明显优于现有的方法。     

一种基于统计模型的自适应窗口匹配方法

提高匹配精度和效率是摄影测量的主要研究内容之一。本文基于统计模型计算窗口灰度波动及视差波动,根据视差和其不确定性估计调整窗口。在调整窗口的同时确定最佳匹配点位,实现动态窗口匹配,匹配精度达到子像素级。通过对无人机影像匹配的实验结果验证了模型的有效性和实用性。     

改进相位相关算法的小基高比影像亚像素匹配

相位相关技术在视频图像监测、遥感影像匹配和计算机视觉领域有着广泛的运用,本文在简要介绍相位相关基础上,提出了一种针对小基高比影像改进的相位相关算法。该算法先利用传统相位相关算法计算立体像对的整体相对视差,然后在参考影像和匹配影像中逐点分别做开窗处理,对每个窗口采用Hanning窗进行变换,再进行相位相关得到互功率谱函数,对该函数进行SVD分解和相位解缠得到行和列两个方向上的一维相位信息,对行和列相位进行处理并做最小二乘估计,即可得到逐点的亚像素级视差。当立体像对上所有点的视差计算完后,采用中值填充的方法,对匹配结果差的进行剔除和代换,得到所有点的亚像素级的视差。实验证明,本文提出的改进相位相关算法具有较高的匹配精度和成功率。     

影像畸变对基本矩阵估计精度的影响分析

由于镜头制造工艺的限制和拍摄条件及环境的影响,影像本身都存在或多或少的畸变误差,这种误差通过传播和累积给影像的后期处理及各种应用造成了不稳定因素。针对计算机立体视觉中基本矩阵的估计精度问题进行了深入研究,通过对相机非线性畸变的自动纠正,分别获取了校正前和校正后的基本矩阵。实验数据表明,在对影像进行畸变校正后估计出来的基本矩阵在平均核线距离和平均余差上都明显小于畸变校正前的。     

遗传算法与最小二乘法相结合的遥感图像子像素匹配

图像匹配在计算机视觉和数字摄影测量中都是一项十分重要的任务。为了加速匹配并为高精度子像素匹配提供稳健而相对精度的初值，本文提出了一种基于遗传算法（GA）和最小二乘法匹配（LSM）相结合的遥感图像子像素匹配算法。实验表明：基于遗传算法的匹配算法比序贯相似度度量（SSDA）和经典的平均绝对差（MAD）方法要快得多。以我们的实验数据为例，MAD与GA在相关计算总量上的比至少为36：1。本文从理论上证明了这一点。     

线阵推扫影像的核线模型研究

通过对线阵CCD推扫式影像和框幅式中心投影影像的核线理论的对比研究，建立了线阵CCD推扫式影像的核线理论，并探讨了它的基本特性，从而为核线在线阵CCD推扫式影像中的应用提供了理论基础。     

基于结构光与核线的匹配方法研究

摄影测量与计算机视觉中,同名点的匹配是难点.本文提出基于结构光与核线的同名点匹配方法,简化了对于某些特定物体测量时的匹配问题,方法简单快速,出错率低.本文试验中利用OpenGL模拟无纹理人物头像,用该方法进行立体匹配,取得良好的效果.     

基本矩阵约束下的摄像机畸变校正及像主点确定

针对视觉测量系统中畸变校正过程烦琐、计算复杂等问题,提出了一种基于基本矩阵约束的镜头畸变自动校正及像主点坐标确定方法。基于对极几何的基本矩阵和一阶径向畸变模型构建了两视图同名点约束方程;为解决待求参数过多导致解不稳定的问题,采用分步求解策略分别求解基本矩阵及畸变参数和主点坐标,用RANSAC稳健估计方法求取基本矩阵,用迭代最小二乘优化求解畸变参数和主点坐标,两步交替进行。提出的算法仅使用两张图像即可获取径向畸变参数及主点坐标,可操作性强,且对噪声具有一定的鲁棒性,适用于自然场景图像的校正。     

车载全景影像核线匹配和空间前方交会

全景相机车载移动系统可以获取带有精确位置和姿态信息的序列全景影像,针对该影像数据,提出一种构建全景核线影像的方法,描述了在球面全景模型下构建全景影像之间核线几何约束的过程,并推导出具体的公式,然后在两张全景核线影像之间使用SIFT算法匹配同名点,最后根据摄影中心、像点、物点3点共线的原理,推导出全景影像的共线公式,利用前方交会的原理计算出物点的空间3维坐标。实验结果表明,本文方法可以降低全景影像匹配的难度,提高匹配点数量和精度,适用于实现基于全景影像的量测等功能。     

量测化普通数码影像的随点生成核线匹配方法

基于普通数码影像的近景摄影测量算法成为目前摄影测量研究的热点,本文针对量测化普通数码影像的核线相关匹配特性,提出了一种随点生成核线匹配算法。实验数据表明该算法可在量测化普通数码影像上进行一维匹配,很好地提高了匹配精度和效率。     

直接沿方向纠正核线影像快速算法

核线几何是数字摄影测量研究与实际生产中常用且有效的约束条件。目前还没有直接在中心投影影像上纠正核线影像的完整算法。推导了中心投影影像上任意两条相邻核线之间的夹角模型,在此基础上给出一种直接在中心投影影像上纠正核线影像的算法,该算法的复杂度小于传统纠正算法的1/2,并且易于对任意多边形区域生成局部核线影像。通过将该算法用于多幅中心投影影像的核线影像生成,都得到正确的试验结果,说明推导的夹角模型正确,所提出的核线影像纠正算法可用并且在计算时间方面优于传统算法。     

基于仿生视觉的单相机光场成像及3-3维直接转换基础

本文是机器视觉参量下的三维数字摄影测量智能构象第三部分,以仿生复眼运动目标捕获的3-3-2信息处理方式为切入点,提出生物利用复眼进行三维成像的基本原理,然而由于传统仿生视觉受到硬件条件制约,所以本文在仿生复眼3-3-2信息获取理论的基础上,利用新一代微透镜阵列光场相机技术,提出了一种以单张光场影像获取目标场景深度信息的方法,并将其应用至绝对深度测量中。由于光场影像的一个重要的特性在于记录进入相机的不同光线的强度与方向信息,本文提出利用光线信息进行多深度层次重聚焦的方法,通过对物点在不同层次进行聚焦代价计算,确定出物点成像的平面,最终构建基于物点成像平面位置的深度图。与传统的光场深度估计相比,本文方法计算的深度图可以显著提升分辨率,且不依赖于光场微透镜的数目。为了验证本文方法的有效性,利用本文的算法与现有的深度信息的算法进行深度计算的比较。     

球面全景影像相对定向与精度验证

对传统的5点法相对定向算法的共面误差计算方法进行改进,提出了一种适合球面全景成像特点的相对定向计算流程。与传统方法相同,该算法首先计算本质矩阵,然后对本质矩阵进行奇异值分解得到旋转矩阵和平移矢量的候选解,最后利用重建的物方三维点坐标排除错误解。本文的贡献在于推导了球面全景共面条件公式,并使用点到核线平面的球面距离作为球面全景共面条件的误差项。模拟数据试验显示:当图像特征点的随机噪声在[-0.5,0.5]像素范围内时,3个姿态角的中误差约为0.1°,由相对定向恢复的相对平移量与模拟值的夹角中误差约为1.5°。使用车载全景相机配合POS获取的数据进行试验的结果显示:横滚角和俯仰角的中误差可以达到0.2°以内,航向角的中误差可以达到0.4°以内,由相对定向恢复的相对平移量与POS平移量的夹角中误差可以达到2°以内。采用本文相对定向算法的结果生成球面全景核线影像,提取影像之间同名点坐标并计算其列方向误差,结果显示核线影像同名点列坐标差的中误差在1个像素以内。     

Automated interpretation of sub-pixel water cover from satellite images

Accurate information and estimation of area under water cover is important for different engineering applications and decision processes. This paper defines a method for direct interpretation and estimation of the sub-pixel water cover from satellite images. It is a fuzzy knowledge based approach wherein features are represented by Linguistic Variables. In this study, more than 95% accuracy has been found in case of hard classification and 85% in case of sub-pixel estimation. The proposed approach can be utilised in an automated image understanding system.     

Epipolar resampling of linear pushbroom satellite imagery by a new epipolarity model

This paper presents a practical epipolarity model for high-resolution linear pushbroom satellite images acquired in either along-track or cross-track mode, based on the projection reference plane in object space. A new method for epipolar resampling of satellite stereo imagery based on this model is then developed. In this method, the pixel-to-pixel relationship between the original image and the generated epipolar image is established directly by the geometric sensor model. The approximate epipolar images are generated in a manner similar to digital image rectification. In addition, by arranging the approximate epipolar lines on the defined projection reference plane, a stereoscopic model with consistent ground sampling distance and parallel to the object space is thus available, which is more convenient for three-dimensional measurement and interpretation. The results obtained from SPOT5, IKONOS, IRS-P5, and QuickBird stereo images indicate that the generated epipolar images all achieve high accuracy. Moreover, the vertical parallaxes at check points are at sub-pixel level, thus proving the feasibility, correctness, and applicability of the method.