一种遥感影像地面控制点动态模板匹配算法

 鉴于影像灰度控制点匹配算法运算量大、识别精度低以及约束条件多等不足，本文对该算法做了改进。主要思路是： 在进行模板运算时，对目标影像采用动态模板进行不等距搜索； 利用灰度相关系数双阈值和等角变换，对目标控制点进行判别； 结合控制点间的空间位置关系，对未识别出的控制点进行定位。文中给出了具体的实施流程，并采用ASTER和TM两种成像差异显著的图像数据，对优化前后的匹配算法进行对比试验。结果表明，改进算法在运算效率、识别精度以及适应性方面，都比传统算法有明显优势。     

均值漂移与卡尔曼滤波相结合的遥感影像道路中心线追踪算法

基于模板匹配的道路追踪方法是道路提取中较实用的一类方法,但传统模板匹配方法主要以相关系数作为相似性测度,对车辆、树荫等遮挡敏感,不适用于高分辨率遥感影像道路提取。针对这一问题,本文采用一种稳健的相似性测度,设计了一种基于均值漂移的道路中心点匹配算法,克服了传统模板匹配对遮挡敏感的缺点;然后运用卡尔曼滤波,实现高分辨率遥感影像道路中心线追踪。试验表明,该方法能够准确提取高分辨率遥感影像道路中心线,对车辆、树荫等遮挡具有稳健性。     

基于街景影像的交通标志识别

针对街景影像中交通标志识别存在的问题,结合交通标志的对称性特点和Hough变换对图形检测的抗残缺能力,提出一种基于Hough变换搜索交通标志中心点的交通标志检测方法。在识别过程中,利用SIFT算法将提取的目标区域依次与对应模板库中的模板影像匹配进行交通标志的识别。     

基于单目序列影像的火点实时监测方法

火点监测技术在生态环保、灾害防治等领域的应用愈加广泛。为实现实时、全方位监测,提出了一种基于单目序列影像的火点实时监测方法。利用旋转相机对监测区域进行全方位巡航摄影,选取多帧影像进行位姿解算;热红外成像检测到火点后进行同位影像侦测,以排除光照和天气的影响;对目标影像进行模板匹配获取像方坐标,利用摄影测量共线方程计算火点的物方坐标,并转换为经纬度。通过实验验证了监测方法的可行性。     

一种基于动态模板和等角变换的遥感影像地面控制点匹配算法

传统的基于影像灰度的控制点匹配算法,存在着运算量大,识别精度较低,约束条件多等不足。为解决上述问题,本文对传统算法进行了优化,主要思路是:在利用遥感影像先验知识确定搜索子区的基础上,首先采用动态模板进行不等距搜索,然后利用灰度相关系数双阈值和等角变换对目标控制点进行判别,最后结合控制点间的空间位置关系对未识别出的控制点进行定位。本文给出具体的实施流程,并结合ASTER和TM两种成像差异显著的图像数据,对优化前后的匹配算法均进行了试验,给出了试验结果和对比分析。结果表明,采用动态模板结合等角变换的匹配算法,无论在运算效率上,还是在控制点识别精度上,都较之传统匹配算法有明显优势,具有较强的适应性和应用价值。     

深度图像自动配准点云的方法研究

点云配准是三维激光扫描数据处理过程中不可或缺的一个环节,利用标靶进行配准是经典的手段之一,此类方案在单独扫描标靶的基础上进行半自动化配准。本文给出一种配准策略,利用中心投影原理将单站扫描的点云转换为深度影像,借助数字图像处理技术完成标靶的自动提取,拟合获得标靶中心点的坐标,并借用摄影测量学的知识实现点云的自动化配准。实验证明了本文方法的有效性。     

地面3D激光扫描仪反射标靶中心求取方法研究

介绍了三维激光扫描测量的原理和误差来源,研究了Trimble GX 3D扫描仪配备的特质激光反射标靶中心点求取方法,实现了标靶中心点坐标的求取。     

激光测高数据辅助卫星成像几何模型精化处理

资源三号02星(ZY-3 02)作为资源三号系列的第2颗卫星,于2016年5月30号成功发射,其主要服务于中国空间基础建设等重大工程,星上搭载了中国首个对地观测试验性激光测高载荷。高程精度作为立体测图的重要指标,达到其精度要求的困难程度远大于平面。在借鉴目前较成熟的卫星影像区域网平差理论的基础上,结合近年来激光测高数据精度的大幅提升以及ZY-3 02星激光测高数据的特点,首次提出了激光测高数据辅助卫星立体影像进行成像几何模型精化处理的通用理论。首先,利用传统的区域网平差算法对所处理影像进行高精度连接点匹配处理,并对其进行无约束的自由网平差处理,获得高精度相对精度及不亚于原始成像几何模型的绝对精度;其次,根据激光测高数据3维坐标和精化后参考影像成像几何模型获取激光数据参考影像坐标;然后,将参考影像坐标通过几何模型映射获取目标影像上待匹配影像坐标,通过连接点匹配算法,对待匹配目标影像坐标进行精化获取高精度像方同名点;最后,以同名点作为高程控制进行区域网平差计算,对影像成像几何模型进一步处理,获取高精度补偿参数。通过湖北、青海两测区的试验,以激光测高数据辅助卫星影像几何模型精化精度可分别达到1.97 m、3.23 m,结果表明本文提出的方法可有效提高卫星立体数据测图精度。     

激光测高数据辅助卫星成像几何模型精化处理

资源三号02星搭载了中国首个对地观测试验性激光测高载荷。借鉴目前较成熟的卫星影像区域网平差理论的基础上,结合近年来激光测高数据精度的大幅提升以及资源三号02星激光测高数据的特点,首次提出了激光测高数据辅助卫星立体影像进行成像几何模型精化处理的通用理论。首先,利用传统的区域网平差算法对所处理影像进行高精度连接点匹配处理,并对其进行无约束的自由网平差处理,获得高精度相对精度及不亚于原始成像几何模型的绝对精度;其次,根据激光测高数据3维坐标和精化后参考影像成像几何模型获取激光数据参考影像坐标;而后将参考影像坐标通过几何模型映射获取目标影像上待匹配影像坐标,通过连接点匹配算法,对待匹配目标影像坐标进行精化获取高精度像方同名点;最后,以同名点作为高程控制进行区域网平差计算,对影像成像几何模型进一步处理,获取高精度补偿参数。通过湖北、青海两测区的试验,以激光测高数据辅助卫星影像几何模型精化精度可分别达到1.97 m、3.23 m,结果表明本文提出的方法可有效提高卫星立体数据测图精度。     

基于圆形模板的高分辨率遥感影像道路半自动提取

针对基于矩形模板匹配的道路提取方法在影像中存在较大弯曲路段提取效果不佳的问题,提出了一种基于圆形模板的半自动道路提取方法,用圆形模板取代矩形模板搜索道路中心点,省去了旋转角度计算,结合影像灰度、形态学梯度以及道路中心点之间的夹角信息,用迭代内插的方法搜索加密道路中心点,最终得到道路中心线。实验分析和比较表明,该方法在继承模板匹配的优势的同时较好的弥补了矩形模板的不足,提取效果较好。     

结合点云和影像的标靶自动识别与中心提取

针对多站地面激光点云拼接中标靶自动识别困难的问题,提出了结合光学影像和点云深度信息的标靶自动识别方法,以及模板自匹配的标靶中心提取方法,实现了标靶的自动识别和中心提取.经室内、室外两种环境真实数据的验证,该方法能自动识别布置在室内、室外场景中的标靶;对自动识别的标靶进行中心提取,精度均在2 mm之内,与人工提取结果一致,证明了方法的有效性和稳定性.该方法为基于标靶的点云自动拼接提供了良好的技术支撑.     

一种带地理坐标识别的纸质地图快速矢量化方法

通过传统纸质地图扫描而成的栅格影像在进行人工矢量化时,需对矢量数据进行坐标转换,耗时耗力且精度也往往受人为主观因素的影响.为了实现快速且准确的矢量化处理,提出了一种附带地理坐标识别的纸质地图快速矢量化方法.首先利用扫描后的栅格影像与经纬度模版影像进行SURF特征匹配,从而获取经纬度标识信息和对应的横纵坐标信息;再计算仿射变换模型参数;最后在矢量化的过程中实现由像素坐标到地理坐标的转换.实验结果表明,该方法不仅能实现栅格影像矢量化,而且可准确完成矢量数据的坐标转换,提高了纸质地图的矢量化处理效率.     

利用影像相关分析的遥感变化检测

针对利用单一光谱特征进行影像相关分析在遥感变化检测应用中效果较差的问题,提出了一种将纹理特征与光谱特征相结合的相关系数计算模型。应用中在对多时相影像进行相同尺度棋盘分割的基础上,先计算各对应分割窗口内的相关系数,再以其中心点的坐标和相关系数值作为一个特征点,在三维空间中进行插值处理得到整个区域的相关系数空间分布图;进一步通过密度分割处理提取变化信息。本文以两期GF-1影像数据进行了变化信息提取试验,结果表明,采用组合特征相关系数的变化检测结果明显优于单一光谱相关系数的变化检测结果。组合相关系数的应用研究为利用影像相关分析方法从高分影像中提取变化信息提供了一种新的思路。     

球形标靶的固定式扫描大点云自动定向方法

根据目前地面激光扫描数据获取速度快、数据量大、测量距离远、专用特殊材料制作的标靶识别距离近、点云定向数据处理相对滞后、自动化程度低、不能适应远距离地形测量的现状,提出了从大点云中(每站1亿点以上)自动探测远距离标靶的点云定向方法。该方法首先根据标靶控制点的工程测量坐标信息,搜索到标靶所在点云环,然后对各点云环进行扇形分区,快速探测标靶,获取标靶中心扫描坐标,最后平差计算扫描仪位置参数和姿态参数,实现点云坐标到工程测量坐标的转换。该方法在普通配置的计算机上得到实现,并成功用于远距离山区地形测量,其中定向标靶半径0.162m,标靶到扫描站距离在180~700m之间。     

基于形状特征的矢量数据与影像数据配准方法研究

本文提出将矢量空间数据与影像数据间配准转换到矢量空间数据间匹配的思路,并开展了相关研究。本文主要思路是通过对影像数据进行基于形状特征的提取及矢量化,然后利用矢量空间数据间匹配方法对矢量化后数据和现有矢量空间数据进行匹配,获取匹配实体对;在获取的匹配实体对中选取控制点对,在矢量化后数据中选取控制点,将所选取的控制点反馈到原始遥感影像上进而获得控制点相应的像元坐标;最后应用矢量化后数据中控制点的像元坐标数据和现有矢量空间数据中对应的同名点坐标数据对原始影像进行几何纠正,从而实现矢量空间数据和影像数据的配准。     

近景摄影测量像控点坐标获取的新方法

在原有近景摄影测量标靶的基础上,设计了一种新型标靶,用于精确、快速地测量标靶中心坐标,作为近景摄影测量的像控点。该新型标靶针对不同长度的观测距离有相适应的观测方法,本文针对不同的观测方法,分别给出了相应的靶心坐标计算方法,并进行了计算精度的对比分析。确定了两种靶心坐标观测方法和与之相适应的靶心坐标计算方法。与原有的靶心坐标测量方法对比,通过使用新型标靶,提高了获取近景摄影测量靶心坐标的效率和精度。     

基于圆形模板的遥感影像道路半自动提取方法

目前,针对低分辨率遥感影像的道路提取研究已经很多,但是在中、高分辨率遥感影像中,丰富的场景信息以及路面车辆、交通标志线、绿化带或路边行树等噪声都会对道路提取产生影响,因而,道路提取仍是一项较为困难的工作.有鉴于此,本文提出了一种基于圆形模板的高分辨率遥感影像道路提取方法,以空间分辨率为0.8 m的高分2号影像为实验数据,利用区域增长、模板匹配方法,结合影像灰度、影像形态学梯度及道路中心点之间的夹角信息,用迭代内插的方法加密道路中心点,最终得到道路中心线.实验分析表明,本文方法省去了旋转角度的计算,同时延续模板匹配优势,算法简单,易于操作,实验效果较好.     

物方面元匹配在倾斜摄影三维重建中的应用

采用传统的最小二乘影像匹配方法匹配倾斜影像时,倾斜影像灰度和几何畸变较大,地物遮挡较多,导致匹配到的同名像点分布不均匀,匹配可靠性较低影响三维重建效果.提出采用物方面元匹配方法对倾斜影像做精化匹配.匹配方法的过程是:首先根据初匹配生成的物点信息,采用物方差分法计算物方面元的法向量方向角;然后根据极限约束估计同名像点坐标,进而前方交会求解物方面元高程初值;最后将物方面元法向量方向角和高程初值带入条件方程,做最小二乘匹配迭代计算,实现倾斜影像同名点匹配.在经过实验验证后发现:本文方法用于倾斜影像匹配时,可提高同名点匹配的可靠性和分布的均匀性.     

分层Fourier-Melin变换相位相关的影像匹配初始视差的自动获取方法

自动获取初始视差是影像匹配自动化的关键问题。提出了分层Fourier-Mellin变换相位相关的影像匹配初始视差的全自动获取方法,无需人工干预和其他辅助信息,能高效、自动地获取影像中心点较精确的初始视差。首先对基准影像与待匹配影像构建金字塔影像,使用Fourier-Mellin变换与相位相关法求解金字塔顶层影像上基准影像与待匹配影像间的旋转、缩放与平移参数,然后利用旋转参数和缩放参数矫正待匹配影像的旋转与缩放变形,再利用平移参数计算待匹配影像中心点与基准影像上对应的同名点的视差近似值,最后在金字塔逐层影像上使用相位相关法对该对同名点的视差近似值进行误差校正,从而得到较精确的初始视差值。     

SURF与归一化互相关测度相结合的SAR影像匹配方法研究

合成孔径雷达(SAR)匹配是SAR影像处理的重要环节,但由于SAR影像的特殊成像机理,导致SAR影像在匹配时会出现精度、成功率都较低等问题。特别是山地区域,SAR影像富含纹理信息稀少,影像间几何畸变和辐射变形严重,导致特征点提取困难,匹配精度低。鉴于此,本文提出了采用SURF算法和归一化互相关测度相结合的方法,该方法能够快速获得大量匹配点对,实现SAR影像高效的自动化匹配。首先,应用SURF算法获取影像特征点约束匹配搜索范围;然后,采用归一化互相关和测度筛选提取到的匹配点对;最后,利用双向一致性约束剔除错误匹配点对。本文选取地形复杂区域SAR影像数据进行匹配实验,结果表明,该方法能够获得高精度、特征稳定且分布均匀的匹配点对,可以有效地避免几何变形对SAR影像匹配的影响。