一种改进的正射影像镶嵌线最小化最大搜索算法

正射影像在影像边缘和覆盖有房屋、树木等地物的区域上表现出投影差,且投影差在不同的影像上不相同。当两幅正射影像镶嵌时,在重叠区域的差分影像上,这些区域表现为高亮度区,理想的镶嵌线应避开此类区域。本文采用贪心搜索方法选择镶嵌线,并改进了最小化最大算法的局部选择方式和判据,在正射影像重叠区域的差分影像上自动搜索镶嵌线。试验表明,改进算法搜索的镶嵌线能够很好地避开投影差大的区域,且具有较好的自适应性。     

正射影像镶嵌线自动搜索的视差图算法

提出了一种基于正射影像视差图的区域级镶嵌线搜索算法。首先利用半全局约束立体匹配算法(semi-global matching,SGM)分别计算立体像对的左右视差图,并通过自适应阈值化去除细小的噪声区域,再经数学形态学方法进一步削弱噪声影响和填补小的漏洞区域,得到了较为精细的房屋等非地面区域的分割结果,从而分离出地面与非地面区域;然后采用改进的贪婪蛇搜索算法进行镶嵌线搜索,以提高算法的稳健性。试验表明,本文算法能很好地避开房屋等明显突出地表的实体,得到不穿越非地面区域的最优路径。     

密集光流法正射影像镶嵌线智能提取

针对正射影像拼接时影像间存在复杂的几何错位问题,提出一种基于密集光流法正射影像镶嵌线智能搜索方法.利用影像密集光流、梯度信息和灰度信息构造代价影像并视其为带权无向图,以图割模型为基础,采用最大流最小割原理自诊断搜索镶嵌线.实验结果表明,采用所提方法得到的稀疏建筑区镶嵌线代价像素数大于100的仅占路径长度的0.7％,且相...     

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。     

顾及结构信息的DOM镶嵌线搜索算法

针对数字正射影像镶嵌线搜索的传统算法大都只顾及灰度值差异而忽略影像结构信息的不足之处,该文根据镶嵌线的搜索准则,设计自动搜索一条能够避开高出地面的物体、不通过影像边缘且避开待镶嵌影像上灰度反差较大区域的镶嵌线:在原始影像上采用一个综合了灰度信息和结构信息的公式,计算出每一个像素的准则值;为了避免搜索陷入局部最优,采用动态规划的方法搜索出一条准则值最小的镶嵌线。实验表明,搜索出的镶嵌线能够避开房屋、树木等高出地面的地物和车辆等移动物体,避开影像上灰度反差大的区域。     

采用最优生成树的正射影像镶嵌线快速智能检测

针对高分辨率遥感影像提出了一种基于最优生成树的镶嵌线快速智能检测方法。该方法利用影像亮度差异和梯度构建重叠区域差分影像并视其为带权无向图,以Bottleneck模型为基础,采用最优生成树生成方法智能检测最佳镶嵌线。该方法回避了迭代搜索过程,具有速度快、效率高的优点。试验结果表明,所提出的方法能够在保证镶嵌线质量的同时具有较高的效率,可有效解决正射影像镶嵌过程中镶嵌线的自动选择问题。     

一种顾及重叠区地形变化的DSM镶嵌线智能提取算法北大核心CSCD

针对影像密集匹配得到的分块DSM数据,本文提出了一种顾及重叠区地形变化的DSM镶嵌线智能提取算法。该方法利用DSM数据重叠区的高程偏差构建重叠区域的差值影像和差分影像,将经过去噪、拉伸和反向计算的差值影像和差分影像做融合处理。针对融合数据采用基于最小生成树的最优路径搜索方法,提取最优镶嵌线。试验结果表明,使用本算法提取的镶嵌线能有效避开高程差异大的凸出地物,保证地物的完整性,能够解决DSM数据镶嵌过程中镶嵌线的自动选择问题。该方法有效减少了传统镶嵌方法带来的误差,可靠性和稳定性较高。     

基于形态学与Dijkstra相结合的影像镶嵌线方法

镶嵌线自动搜索是实现影像重叠区域无缝拼接的关键步骤,而目前随着无人机技术的日益成熟及无人机能够快速获取高清的遥感图像数据,迫切需要寻找一种既有质量、又有效率的镶嵌线自动搜索的方法。本文提出一种基于形态学与Dijkstra相结合的影像镶嵌线方法,该方法首先确定两幅影像重叠部分的差分影像,然后在差分影像的基础上进行形态学膨胀处理,同时根据稀疏矩阵构建八邻域稀疏矩阵,最后使用Dijkstra算法在差分影像上进行镶嵌线的自动搜索,得到最优路径镶嵌线。实验结果证明,改进算法与未经过形态学处理的Dijkstra方法相比,其自动搜索镶嵌线过程在耗时少(耗时为3.72 s)的情况下,能够很好地避开房屋等高亮度区。     

区域生长的半全局密集匹配算法

针对传统的半全局匹配算法在处理视差变化大、遮挡严重的城市航空影像时,存在匹配精度下降、匹配效率低下的问题,提出了一种基于区域生长的半全局密集匹配方法。采用区域生长算法获取影像的初始视差,并从初始匹配点中挑选可靠的点作为视差控制点;利用区域生长获取的视差图,限制各个方向动态规划的过程以加速最优路径的搜索;通过视差控制点对动态规划的路径进行修正,避免错误匹配代价的传播。基于城区无人机影像的实验结果表明,所提算法不仅可以提高匹配结果正确率,还能使耗费的内存和时间都不到原算法的50%。     

机载激光雷达点云辅助的镶嵌线自动选择

本文提出了一种基于激光雷达点云辅助的正射影像镶嵌线自动选取方法。首先,利用配准后的激光雷达点云生成数字表面模型和数字高程模型,以重叠区域影像之间的相似度和梯度差异构建代价矩阵;然后,将数字表面模型与数字高程模型相减得到差值图表示地物真实的高程信息,利用自适应阈值分割将差值图划分为不同的区域,并赋予不同的惩罚系数;最后,以代价最小为标准,基于Dijkstra算法得到最终的镶嵌线。本文方法生成的镶嵌线能成功地绕开大多数障碍地物,能够满足影像拼接应用的需求。     

结合颜色信息的 Census变换半全局立体匹配算法

针对传统单一Census变换未充分利用影像信息且精度不高的问题,该文提出了一种结合颜色信息的Census变换半全局立体匹配算法。该算法联合像素点间RGB颜色绝对差值与其Census变换值的匹配代价计算方法,采用八方向半全局视差获取方法获得初始稠密视差图。为进一步提高匹配精度,利用左右一致性交叉检测确定初始视差图中不稳定视差;采用基于均值偏移图像分割的视差优化算法对视差图中不稳定视差进行优化,获得最终视差图。选取4组middlebury立体图片库经典立体像对进行视差获取实验并检测。结果表明,本算法能够获得较高精度且可靠视差图,且在遮挡、视差不连续处的视差精度明显优于单一Census变换立体匹配算法及一些改进半全局立体匹配算法。     

利用视差进行立体像对的建成区检测方法

建成区的建筑物等地物通常高于周围地表,因此高度梯度在其边缘发生突变。从立体像对生成两幅核线影像及其对应的视差图,然后利用该规律由视差图生成立体像对视差指数(stereo pair disparity index,SPDI)图。对SPDI图的高值像素进行空间聚类,得到该视差图对应的核线影像中的建成区结果,并且该结果可投影定位于立体像对的原始影像。此外,对于立体像对的两幅影像中分别检测的不一致结果,由于视差图包含了同名点间的对应关系,因此利用视差图有利于对齐不一致结果。然后,对取交集可获得高可信度的、一致的建成区结果。最后,采用两组立体像对进行试验验证,结果表明该方法可从立体像对检测出高精度的建成区。     

基于相关系数的遥感图像拼接线检测算法

提出了一种基于相关系数方法的遥感影像最佳拼接线的检测算法.该算法根据影像重叠区域内两幅影像对应像素的相关性来判别像素之间纹理差异,结合了影像亮度差异的信息,检测出的镶嵌线优于平分线法检测出的镶嵌线.以4幅相邻影像自动寻找镶嵌线为例进行了实验,取得了良好的效果,验证了算法的实用性与有效性.     

基于深度学习的卫星影像立体匹配算法

卫星影像立体匹配是大规模地球表面重建的重要步骤之一,现有研究相对较少,且存在匹配效果不佳、模型泛化能力较差等问题。本文提出了一种基于深度学习的卫星影像立体匹配算法,算法流程包括数据集构建、立体匹配网络搭建、多级迁移学习及后处理。首先将裁剪得到的核线影像对输入改进的注意力成本网络,完成特征提取、注意力成本构建、视差估计与视差优化;然后经多级迁移学习训练的网络,可适应不同数据源,预测得到视差图;最后对视差图进行自适应后处理,以消除错误匹配。使用吉林一号高分02、高分04系列卫星影像进行试验,获取的视差图精度优于1像素,表明使用本文算法可获取准确、清晰的视差估计,决定了后续高质量数字表面模型结果的生成。     

四元数的核线影像生成方法

针对现有核线影像生成方法计算量大、计算复杂等缺点,该文提出了一种基于四元数的核线影像生成算法,建立了四元数核线影像模型。推导了四元数共面条件方程线性化误差方程式,在此基础上依次利用两个四元数消除基线分量,实现了原始影像到核线影像的坐标变换;相比于传统欧拉角核线排列算法,四元数在实现姿态描述唯一性的同时避免了繁琐的三角函数计算。利用航空影像和无人机影像进行实验,建立的核线影像上下平均视差在0.4个像素以内,核线影像前方交会的平面和高程精度优于1m,结果表明四元数核线影像模型基本上消除了上下视差,能够满足摄影测量立体观测的要求。     

基于地理实体与影像成像方式的镶嵌线生产算法研究

对正射影像生产中的镶嵌线进行了研究,在充分考虑遥感影像成像方式和特征的情况下,利用航摄区的道路与地表覆盖地理实体,研究镶嵌线生成算法,将航带航向、像幅、像主点、地理实体等参数作为影像重叠区数据的取舍依据,在确保投影变形最小的情况下,实现影像镶嵌线的生产和后期影像镶嵌的自动化处理。本文采用大范围航空影像数据进行了试验,结果表明,该方法可以得到较好的处理结果,算法简单且易于实现,在高分辨率航空影像镶嵌处理中具有重要的应用价值。     

自适应分块加权Wallis并行匀色

针对区域范围内多幅待镶嵌影像之间的色彩差异问题,提出一种基于GPU的分块加权Wallis并行匀色算法。首先,根据变异系数对影像自适应分块并利用双线性插值确定每一个像素的变换参数,利用加权Wallis变换消除影像间的色彩差异。然后,为了控制区域整体的匀色质量,利用Voronoi图和Dijkstra算法确定影像间的处理顺序。最后,利用GPU技术进行并行任务设计并从配置划分、存储器访问和指令吞吐量等方面进行优化,提高算法运算效率。实验结果表明,本文方法既能有效地消除影像间色彩差异,又能消除影像间的对比度差异。与CPU串行算法相比,GPU并行算法显著减少了计算时间,加速比最高达到60倍以上。     

A*搜索算法的正射影像镶嵌线自动提取

针对现有的正射影像镶嵌过程中镶嵌线的提取所存在的缺陷,该文提出一种基于A*搜索算法的镶嵌线自动提取方法,此方法首先提取重叠区域的Canny边缘图像,并把边缘图像中的边缘信息作为需要避开的范围;然后基于边缘图像的每一个像素及像素间的邻接关系构建带权有向图,将镶嵌线的自动提取转换为带权有向图中起点到终点的路径搜索问题,设计满足可接纳性准则的A*搜索算法提取满足一定条件的最短路径作为全局最优镶嵌线。利用实际影像数据进行实验,实验结果表明:该算法自动提取得到的镶嵌线可以快速、有效的避开边缘特征明显区域,对全自动正射影像制作具有应用价值。     

改进半全局匹配的高分卫星影像DSM提取方法

传统半全局匹配算法在提取高分卫星立体像对DSM时,匹配结果受正则化参数的影响较大,且在阴影、低纹理、重复纹理和视差跳变等难以匹配区域存在较多的视差空洞。针对上述问题,该文提出了一种改进半全局匹配的高分卫星影像DSM提取方法:在代价聚合过程中根据当前层金字塔影像的视差搜索范围和代价矩阵自动确定正则化参数以增强匹配结果的稳定性,同时构建金字塔聚合以提高匹配点的数量;在此基础上,利用基于快速双边算子的优化策略优化视差图以填充视差空洞。结果表明:本文方法生成的DSM在建筑物边缘更为精细,同时能够较好地恢复难以匹配区域的高程值,且具有更高的精度水平。     

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。