基于改进Hausdorff距离的图像配准方法

针对多尺度遥感图像灰度差异大的特点,利用特征集形状进行配准,提出了一种改进的Hausdorff距离及相应的图像匹配算法。首先采用基于尺度不变特征转换(scale-invariant feature transform,SIFT)的特征提取方法,提取多尺度图像间的尺度不变特征;然后利用Hausdorff距离作为适应度函数,通过遗传算法(genetic algorithm,GA)寻求图像间的几何变换参数;最后将待配准图像经过几何变换以及重采样与参考图像匹配,实现多尺度遥感图像的配准。实验结果表明,改进的Hausdorff距离算法与传统的Hausdorff相比,具有较高的配准精度和较快的配准速度,且稳定性和抗噪性更高,更适合用于图像配准。     

遥感图像蚁群算法和加权图像到类距离检索法

遥感图像检索目的是从遥感图像库中寻找出与查询图像相关的图像,但在检索过程中一般只考虑查询图像与待检索图像的相似度,通常忽略了遥感图像库中图像之间的语义相似度.针对该问题,本文提出一种基于蚁群算法和改进的加权图像到类距离的遥感图像检索算法.首先利用信息素浓度描述遥感图像库中图像之间的语义相似度,然后采用蚁群算法更新信息素浓度,最后在检索过程中,充分利用图像之间的语义相似度,提升遥感图像检索性能.此外,还改进了一种加权图像到类距离,用于提高度量查询图像与待检索图像间的相似度准确性,从而进一步提升检索性能.在两个公开的遥感图像数据集(UCMD和PatternNet)上的试验结果表明,本文方法能够取得比现有方法更好的检索结果.     

基于平面控制格网的相机标定算法研究

提出了一种基于平面控制格网的相机标定方法。推导了一种简单实用的在平面场景中利用二维直接线性变换和共线方程分解相机外方位元素初值的算法;引入了基于共面条件的约束条件方程,从而建立了基于附加约束条件的自检校光束法平差用于相机的精确标定。实际图像数据实验结果表明该方法同单纯基于标定点的算法相比标定精度明显提高。主点和焦距均达到了子像素的标定精度。检查点的平面和深度方向相对精度优于1/27000和1/38000。可以满足高精度近景三维量测的要求。     

基于交比的单幅图像平面几何信息提取算法

提出并实现了基于交比这一射影变换不变量的单幅图像平面几何信息提取方法。该方法首先利用结构化场景中的平行、垂直等几何关系计算平面的灭点灭线;然后利用平面上已知长度的参考线段及灭点、灭线信息构建交比;最后依据待求线段与已知几何信息的位置关系计算待求线段的长度。对实验数据计算结果的精度分析验证了算法的正确性和可行性。     

基于尺度比及坐标偏移约束的图像特征点匹配方法

针对特征向量最近邻次近邻距离比值的特征点匹配算法中存在匹配点对少、误匹配的问题,本文从改善特征点匹配策略方面对其进行改进。首先运用Gabor核函数对图像进行滤波处理,并在滤波图像上提取SIFT特征点,得到参考图像与待匹配图像的初步转换关系及特征点的尺度比均值;然后对参考图像与待匹配图像进行SIFT特征匹配,将尺度比作为相似性测度,并结合坐标偏移阈值约束获取同名点对。相较于传统SIFT算法,实验表明该方法在获取更多的同名点对同时,能够有效减少误匹配,匹配精度也有显著提升。     

一种基于先验误差分解定权的精密测量拟合算法

工业测量拟合通常只关心待测工件的尺寸姿态,而不关心其绝对位置,但观测数据却包含了两者的误差。为提取出影响待测工件尺寸姿态的误差分量,提出了基于测量仪器先验误差分解定权的工业测量拟合算法。该算法依据工件形状和观测姿态对空间直线、平面、圆和球拟合计算中的各测点进行先验误差多向分解,并依据各向误差分量的影响量对测点进行加权拟合。实验结果表明,该算法与等权拟合相比,在形状和姿态参数拟合精度上可提高约10%~17%。     

单幅图像几何量测研究进展

为进一步促进单幅图像几何量测理论和技术的研究深化,拓展其应用领域,对近十年来单幅图像几何量测技术和方法进行了分析和总结。首先总结提炼了单幅图像几何量测的基本原理,即直接几何量测和间接几何量测,论述了各自的数学背景;在此原理下,将单幅图像几何量测方法分为基于单应的量测方法和基于几何关系的量测方法,并对各类算法的原理、约束条件、求解方法进行了详细讨论,阐明了算法的优缺点。     

1980西安坐标系向2000国家坐标系转换省级兴趣点数据成果分析

首先介绍了1980西安高斯平面坐标系向2000国家高斯平面坐标系转换的两种常用方法:改正量插值法、二维七参数法。其次,在广西测区内,以1∶10000比例尺图幅为单元,选取16个(2组,每组8个)图幅为试验区域,选取3×3块兴趣点数据,使用两种方法进行坐标转换,以从自然资源部获取的2000坐标为真值,分析两种转换成果。结果表明,两种成果均能满足1∶10000平面精度要求,改正量插值法较二维七参数法精度更高,且各图幅精度较均匀。改正量插值法最大点位误差为0.057 m,二维七参数法最大点位误差为0.679 m,出现在北海市。     

水下声图像多分辨率融合研究

针对水下特殊环境的声图像特点,提出了一种基于梯度金字塔的图像融合算法。首先,对已经配准的源图像进行梯度金字塔分解;然后,在多分辨率下对两幅图像构建基于局部邻域的显著性量测和匹配性量测。在构建显著性量测中,针对高分辨率层采用局部梯度,低分辨率层采用局部方差;在构建匹配性量测中,针对高分辨率层利用局部相关性,低分辨率层利用局部方差比,并且利用图像的局部特征指导融合策略。最后,经过合成模块和多分辨率逆变换得到融合图像。声纳图像融合实验结果证明了所提方法的有效性.     

改进ICP算法的激光雷达点云配准

针对传统ICP算法在激光雷达目标点云配准中存在匹配时间长,以及受初值影响导致该算法应用在无人车SLAM技术中容易存在定位精度不高和稳健性较差的问题,本文提出了一种结合KD-tree算法的NDT-ICP算法。首先,通过Voxel Grid滤波对激光雷达获取的点云数据进行预处理,利用平面拟合参数的方法去除地面点云;然后,利用NDT算法进行点云粗匹配,缩短目标点云与待匹配点云距离;最后,通过KD-tree邻近搜索法提高对应点查找速度,并通过优化收敛阈值,完成ICP算法的精匹配。试验结果表明,本文提出的改进算法相比于NDT算法和ICP算法,在点云配准速度和精度上有明显提高,且在地图构建上精度和稳健性更好。     

无人机倾斜摄影铁路轨道线高精度自动重建

针对既有铁路测绘上线难、作业效率低及测量精度不足的问题,本文提出了一种基于无人机多视图几何原理的铁路轨道线高精度重建方法。首先从无人机影像上提取线特征;然后采用像方测度获得候选匹配线,基于物方距离测度进行Powell优化,获得精确的钢轨线匹配结果;最后,将影像钢轨线匹配结果作为观测值,以钢轨线反投影距离作为测度,最小二乘优化物方钢轨直线段坐标。试验结果表明,本文方法实现了影像轨道线自动匹配与高精度平差解算,像方反投影残差优于0.5像素,轨距和高程的内符合精度分别为0.006和0.005 m。解算成果的平面高程绝对定位精度可达到2 cm左右,平差模型收敛性良好,可以满足工程应用的需要。     

基于支持向量机的CBERS-02卫星影像信息提取

CBERS卫星是由中国空间技术研究院与巴西空间研究院联合研制的地球资源遥感卫星,CBERS-02卫星数据总体质量比CBERS-01卫星有所提高,本文利用支持向量机方法对CBERS-02卫星影像信息进行提取。研究中首先用6S模式对影像进行大气校正,然后选择RBF为支持向量机方法的核函数,并用交叉验证方法得到影响RBF核函数的两个最佳参数值进行学习完成信息提取,最后将提取结果制作成矢量图。通过研究得出用大气校正后的数据进行信息提取分类精度有所提高;与最大似然法和最小距离法相比,支持向量机方法分类精度较高。通过将研究结果与ETM+影像进行比较得出,CBERS-02卫星影像精度能够满足应用需求并能代替TM/ETM+数据开展研究工作。     

A New Construction Method for Circle Cartograms

An area cartogram is a transformed map on which areas of regions are proportional to statistical data values; it is considered to be a powerful tool for the visual representation of statistical data. A circle cartogram is a type of area cartograms, on which regions are represented by circles. Its first construction algorithm is proposed by Dorling in 1996, based on the following requirements to construct visually elegant cartograms: 1) maintain the similarity of configurations between circles and regions, 2) express the contiguity of regions on cartograms if possible, and 3) avoid overlap of circles. The algorithm is widely used for its easiness to use and its ability to express a spatial distribution of data; however, the relative positions of circles on cartograms sometimes greatly differ from the geographical maps, since the algorithm does not consider the first requirements explicitly. In this paper, it is first pointed out that the construction problem of circle cartograms resembles that of distance cartograms, and the only difference is the existence of third requirement. Then a new construction method for circle cartograms is proposed based on the distance cartogram construction method; the proposed method is formulated as non-linear minimization with inequality constraint conditions. Finally its applicability is confirmed using dataset, including the comparison with the result of previous algorithm.     

局部结构约束下的宽基线影像直线特征匹配

针对宽基线影像视角变化导致现有直线特征匹配方法难以获得可靠匹配结果的问题，本文在局部结构约束下提出了一种对影像视角变化具有较强稳健性的直线特征匹配方法。首先，对影像进行直线特征提取并按照一定的规则进行特征编组；其次，基于直线特征几何结构关系构建视角不变特征区域，计算其特征描述符并进行相似性度量，获取直线特征初始匹配结果；然后，利用初始匹配结果中的直线特征区域顶点坐标关系构建约束条件剔除错误匹配；最后，设计直线特征扩展匹配算法，提高直线特征匹配率。试验结果表明，与传统直线特征匹配算法相比，本文方法在有显著视角变化的宽基线影像之间能够获得更多的同名直线特征和更高的匹配正确率。     

基于空间圆模型的隧道全局中轴线提取方法

隧道中轴线不仅能够检核隧道竣工测量,而且在隧道变形监测中其精度直接影响横断面提取的准确性。本文提出一种精确提取隧道全局中轴线的方法:首先将隧道三维点云投影至水平面形成平面点云,并采用Delaunay三角网算法获取点云边界;其次利用点云边界中转折点间的距离与隧道直径的关系提取出隧道边界线;然后依据隧道边界和中心的几何关系提取出水平中轴线,并以此提取隧道横断面;最后对隧道横断面进行空间圆模型拟合生成隧道中轴线。通过实验分析,本文方法能够适应于长距离、弯曲型隧道,为隧道中轴线提取研究提供借鉴依据。     

单幅图像地理信息提取方法

针对单幅图像难以提取地理信息的问题,该文提出了一种基于场景结构或单一坐标值约束的地理信息提取方法。面向地形起伏不大或结构化场景,基于几何关系约束,该文设计了单幅图像地理信息提取的总体框架。分别针对结构化和非结构化场景,采用场景结构约束、图像EXIF信息等,实现了摄像机内参及部分外参的求解。基于该信息,通过单一坐标值约束,构建了单幅图像地理信息的提取方法。最后,在平面或垂面约束下,对室内外地理场景进行了二、三维地理信息提取实验。结果表明,该方法能够将单幅图像中的特征点、线或面转换为地理空间数据。     

目标轮廓直线特征的高精度提取

针对小型物体高精度量测的要求,提出一种结合精确单点定位方法和基于分裂的最小距离误差线段逼近法的高精度轮廓直线特征提取算法.通过利用直线特征精确逼近目标的轮廓,搜索相邻直线段并计算交点,从而实现轮廓分割点的精确定位,进而为基于轮廓的三维量测与重建提供高精度的直线特征数据.与其他方法(如最小二乘模板匹配、抛物线拟合等)相比...     

数字地形模型自动获取的一种新方案——辐射法

利用数字影像自动提取数字地形模型(DTM)的关键是影像匹配。匹配算法有基于特征的相关匹配和基于影像区域匹配两类,前者利用某种抽象的“特征”(一般为线段或点),而后者直接比较像素。但要同时满足DTM的精度,密度、可靠性和速度等要求,单纯引用某种特定的相关方法是不能有效地解决生产实际问题的。本文在分析现有几种典型方法的基础上,提出了基于特征点的辐射法,从而较为合理地兼顾了精度、密度、可靠性以及速度等指标。在AST 386微机上,无任何加速处理器,运行速度达到每秒1～3点,精度为子像素精度。     

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.