影像匹配中核线影像的快速生成算法

深入分析了核线影像与原始倾斜影像之间的解析关系,提出一种核线影像生成的快速算法。     

车载纵向摄影影像的核线影像生成与同名点匹配

根据车载纵向摄影影像核线排列的特点,利用相对定向确定立体像对的核线几何关系生成核线影像,并进行同名点匹配,取得了很好的效果。     

基于RPC近似核线约束的CE-1影像匹配方法

"嫦娥一号"(简称CE-1)是中国自主研制并发射的首个月球探测器,卫星搭载的传感器是一个三线阵CCD立体相机,其主要科学目标是获取月球表面三维影像。根据三线阵影像以及月面影像的特点,为了能够得到密集度较高且分布均匀的同名点对,采用了一种基于RPC近似核线约束的影像匹配方法,结果表明基于核线约束的影像匹配方法较之传统二维影像匹配总体耗时短且具有较高的精度与可靠性。     

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。     

基于有理多项式系数的线阵卫星近似核线影像的生成

分析了线阵卫星影像投影轨迹法计算局部范围近似核线影像的基本原理,提出利用分段直线拟合近似核线;基于RPC和物方经纬度的线阵卫星近似核线影像重采样方法,以便在密集影像匹配生成高精度数字高程模型(DEM)时缩小匹配搜索范围,并降低误匹配率。试验结果表明,利用投影轨迹法可以确定立体像对局部范围内的近似同名核线,且分段直线拟合方法精度更高;基于物方经纬度方法进行核线影像重采样后,非常有利于同名点的高可靠性匹配,且核线影像上的同名点坐标到原始影像坐标的反算精度优于0.04像素,验证了重采样方法的可行性。     

平行摄影序列影像的核线影像生成方法

针对平行摄影方式较传统航空摄影方式获取的影像在核线排列及采集方面存在较大差异,导致平行摄影序列影像难以生成核线影像的问题,该文在研究平行摄影方式的摄影基线与影像核点位置间几何关系的基础上,推导了平行摄影序列影像核点位置的严密计算公式,并根据相邻平行摄影序列影像重叠区域最大化原则选取核线生成的起始点和终止点,以此确定核线影像的生成区域,最后采用灰度双线性内插法完成核线影像的采集。以勘探洞平行摄影序列影像作为实验对象,首先基于该文算法生成其核线影像,然后采用密集匹配算法建立左、右核线影像像素间对应关系,最后结合前方交会算法生成洞室的三维点云,进而验证了该文核线影像生成算法的正确性。     

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,在此基础上绐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...     

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。     

POS辅助和核线约束的倾斜影像匹配方法

针对无人机倾斜影像匹配时,由于冗余数据量大、影像几何变形大和重复纹理导致基于SIFT特征点的无人机倾斜影像匹配效率和可靠性低的问题,本文提出一种基于POS辅助和核线约束的倾斜影像匹配方法。在该方法中,首先利用机载GNSS/IMU设备获取的影像POS数据计算影像间在物方的重叠区域,接着将物方重叠区投影至像方,根据两幅影像的像方重叠率筛选高可靠像对;其次采用SIFT-GPU算法对影像提取特征点,并根据POS数据估计像对间的核线关系;然后在核线约束下,以描述子间的欧氏距离为相似性测度,实现特征点的高效稳健匹配;最后采用RANSAC算法剔除误匹配。通过对两组倾斜影像做匹配试验验证了本文方法的可行性。     

采用双线性插值算法重采样生成核线影像

核线是摄影测量的一个基本概念,在立体像对上,同名像点一定位于同名核线上,而且同名核线对上的像点是一一对应的,因而如果能在立体像对上确定同名核线,那么就可以根据同名核线的性质,将二维的影像匹配转变为一维匹配,大大的提高了计算效率和可靠性,这里从共线方程推导核线影像的生成公式,并简单分析了三种常用的重采样算法,最终采用双线性插值算法生成核线影像。     

基于CUDA的核线影像并行生成技术

在现场直播式地理空间信息服务体系要求的背景下,提出一种快速的核线影像并行生成技术,该技术采用基于CUDA的GPU—CPU协同处理方法,并充分考虑到GPU的并行结构和硬件特点。基于NVIDIA Quadro Fx580显卡对1500像素×2300像素大小的灰度图像进行试验,试验结果表明,相对于串行方法本文方法获得了优于10倍的加速比。     

一种采用基础矩阵描述的核线影像生成方法

设计了一种采用基础矩阵的立体像对核线影像制作方法,由基础矩阵来描述影像间的相对方位关系,避免了相对定向过程中复杂的迭代过程。通过稀疏匹配获取高精度的同名点,由基础矩阵确定每组同名点对应的同名核线,根据核线必相交于核点的原理,采用最小二乘法确定左右影像的核点坐标;然后根据核点坐标完成影像间核线的快速映射,沿核线方向采用双线性内插法进行核线重采样,完成核线影像制作。采用多组影像进行核线影像制作实验,对生成的核线影像进行同名特征点提取与匹配,结果表明采用该方法制作的核线影像上下视差较小,验证了方法的有效性。     

基于POS数据的核线影像生成方法

提出一种对已知外方位元素的立体影像实施灰度重采样生成核线影像对的方法,推导了核线影像与原始影像之间的严密几何关系,并利用一组摄于某山区的1∶3000比例尺实际航空影像验证了所建立几何关系的正确性和方法的可行性。试验表明,利用光束法区域网平差和经检校后的POS影像外方位元素生成的核线影像对与基于常规相对定向方法所生成的核线影像对具有相同的质量,同名点的上下视差在1像元以内,完全可以满足摄影测量立体观测的要求;而采用未经检校的POS影像外方位元素所生成的同名核线影像对带有约70像元的上下视差,无法用于立体观测。     

图像相关匹配算法的快速实现

结合分级关键点互相关迭代法与搜索空间标记法,设计了一种有效提高图像相关匹配速度的算法。其中分级关键点互相关迭代算法快速实现了由重要到不重要像素点的逐级迭代互相关匹配计算,算法在保证精度的前提下可以随时结束并输出相关匹配值;而搜索空间标记法则能快速排除掉大量参数空间内不可能匹配的点。实验证明,这种算法能在正确配准图像的前提下大幅度提高匹配速度。     

无人机核线影像的稀疏匹配与稠密匹配

无人机影像转化为水平核线影像后,能够有效地减少同名点的搜索空间。在此基础上,本文使用SIFT算子进行了稀疏匹配,并用BP算法进行了稠密匹配。结果表明：①SIFT算子获取的同名点比较少,但是计算方法简单,同名点空间坐标精确,适用于大范围获取简要的空间三维信息;②BP算法计算复杂度高,可以获取地物大量的同名点,适用于小范围的地物三维重建。总体而言,两者各有优缺点,在实际的应用中可互补。