基于深度卷积特征的影像关系表创建方法

在从运动恢复结构（structure from motion,SfM）的过程中,无序影像间的匹配非常耗时,一方面受制于特征匹配本身,另一方面受制于大量的图像间匹配,其计算复杂度为O（n²）。为减少匹配次数,本文提出基于深度卷积特征（deep convolution feature,DCF）的影像关系表创建方法。首先利用在ImageNet上训练好的VGG-16卷积神经网络提取影像的卷积层特征图,然后对特征图进行和池化操作,最后将该向量归一化,作为图像的特征。通过向量点乘,计算数据集中的每张影像和其余所有影像的相似度,选取相似度最大的10张影像作为影像的潜在匹配像对,并由此构建影像关系表。结果表明,本文提出的DCF能够有效的创建影像关系表,找出潜在匹配像对。在Urban和South Building数据集上,基于DCF创建的关系表匹配的SfM重建的结果和穷举匹配的重建结果基本一致,但匹配次数分别减少97.4%和92.1%。同时基于DCF创建的关系表优于主流ORB-SLAM2系统中的DBoW3创建的关系表。     

不同分辨率遥感影像获取均匀分布匹配点的匹配方法研究

基于SIFT算法提出一种适合于不同分辨率遥感影像并能获取均匀分布匹配结果的匹配方法,该方法首先将匹配区域进行分块,然后针对每个分块区域提取SIFT影像特征,在提取过程中,通过不同层级高斯影像塔和高斯差分影像的分级实现匹配点数量的控制,从而获取均匀分布的匹配点对。     

场景判断增强SURF影像匹配算法

SURF特征匹配算法进行特征匹配操作时,会受到边缘线上大量相似点特征等因素的影响,特征匹配结果往往不会达到预期的效果,在纹理特征复杂的场景区域,其匹配精度会变得更低。为了实现在复杂场景中连续影像帧之间高质量的特征匹配,本文提出了一种基于场景判断的改进SURF影像匹配算法。该方法以GC-SURF特征匹配算法为基础,在初始匹配与几何对应匹配阶段增加了变换矩阵评估机制。首先,采用本文算法构建两帧影像间的变换关系模型,求解基础矩阵与单应矩阵;然后,通过变换矩阵评估策略,对上一步求得的基础矩阵与单应矩阵进行评估,判断影像场景的立体程度,根据场景立体程度选择相应的变换矩阵;最后,根据选择的变换矩阵进行后续几何对应匹配。对ICL-NUIM数据的综合试验表明,本文算法能够取得更高质量的匹配效果。     

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。     

无人机影像匹配中尺度不变特征应用改进

针对尺度不变特征变换算法用于无人机影像匹配中存在匹配效率低下,误匹配较多等问题,该文提出一种特征点提取优化算法,并改进了特征点匹配策略。通过将原始影像划分格网,依据每个格网影像信息熵的大小来合理分配各格网中特征点数量,实现了基于纹理信息丰富程度的特征点均匀分布;基于Harris兴趣值进行筛选,保留了适合于摄影测量的特征点;采用一种多层次自适应的匹配策略,在尽可能保留正确匹配的同时提高了匹配正确率。基于一对由小型无人机拍摄影像的实验结果表明,所提方法在大量减少SIFT特征点的同时,保证较高的正确率,增加了匹配点的精度,且提高了算法效率。     

一种直线特征遥感影像与GIS矢量数据匹配方法

针对飞行器的匹配制导,提出了一种基于直线特征的遥感影像与GIS矢量数据自动匹配方法.该方法首先利用遥感影像的概咯方位参数实现预处理后的GIS数据与遥感影像概略叠加;接着对GIS直线数据叠加所在的遥感影像区域开辟窗口进行边缘检测;然后利用Hough变换同步进行折线特征提取和特征匹配;在实现过程中采用了金字塔分层和新型投票方法以节省运算时间,最终实现影像特征与GIS数据的成功匹配.实验证明了该方法的有效性和稳健性.     

多站激光点云数据全自动高精度拼接方法研究

针对目前多站点云数据拼接存在的效率低和自动化程度低等问题,提出了基于地面激光点云强度信息的2D-3D点云数据高精度全自动拼接方法。首先,将强度信息通过三次样条插值算法生成二维影像,采用基于图形处理器(GPU)的加速尺度不变特征变换(SIFT)算子匹配得到二维同名特征点,剔除粗差;然后,反算得到特征点在三维点云中的坐标,并通过三维空间法向量对三维同名特征点进行精炼。利用精炼的三维特征点进行多站点云数据拼接,可提高多站点云海量数据拼接的精度和效率。     

倾斜影像自适应初始物方面元优化匹配算法

采用基于物方面元的最小二乘影像匹配方法匹配倾斜影像时,常出现深度不连续或高差较大区域影像连接点度数低或空三点过少问题。针对此问题,本文提出一种基于自适应初始物方面元的倾斜影像匹配算法。算法利用倾斜影像已有的初始内外方位元素及匹配过程中产生的物点信息,采用多片前方交会和物方差分的方法自适应计算物方面元的高程及法向量方向角初值,进而解决采用物方面元最小二乘影像匹配方法匹配地物高差较大区域的倾斜影像时,因初值不准导致在像方匹配同名点困难的问题。分别采用本文算法和物方面元初始状态为水平面元的最小二乘影像匹配方法对两组倾斜影像进行对比匹配验证。试验结果证明了本文算法的有效性。     

基于倾斜影像的城市场景隐式曲面重建

在基于倾斜影像的城市场景重建过程中,由于获取影像时存在场景遮蔽和大视点变化的情况,建筑物立面等区域存在着影像密集匹配点云稀疏甚至空洞的情况,自动化重建难度大,难以反映建筑物的真实形态。本文提出了一种新的基于倾斜影像的城市场景隐式曲面重建方法：首先,以倾斜影像密集匹配点云为基础建立Delaunay四面体;然后,对Delaunay四面体进行约束图割,提取出可视化的三角面,进而更加精确地估计点云的法向信息;最终,结合Screened Poisson曲面重建,实现了城市场景的隐式曲面重建。通过多种隐式曲面重建方法的对比试验,验证了本方法的准确性和适用性。     

序列无人机影像拼接方法研究

无人机影像具有数量多、畸变大、POS数据不准确等特点,导致其在拼接过程中会产生大量的累积误差,要快速地获得大范围准确的全景图有一定的困难。基于此,提出一种既精确又高效的无人机序列影像拼接方法。首先计算大致的影像匹配区域,减少特征搜索和匹配的时间,同时记录匹配区域中心位置的特征点坐标,引入平差理论,区分平地、丘陵、山区等不同区域加权纠正匹配特征点的坐标位置。同时针对航带间重叠率小、姿态差异大等特点,采用"先航带间再航带内、旁边航带向中间航带靠拢"的拼接方式,减少整体区域的累积误差产生,最终完成全局影像的拼接。     

三维显示中的DTM数据简化算法

提出了一种将图形生成技术与图像处理相结合,对DTM数据进行最优三角划分的简化DTM数据的算法。依据一定的分辨率条件,将DTM数据转化到二维图像空间,找到它的局部特征点,并将二维空间的特征点利用Delaunay剖分三角化,再映射到三维空间,从而在简化数据的同时,得到一个满足保真性要求的TIN模型。最后实验验证了算法的有效性。     

基于纹理合成的三维地形水墨风格渲染研究

提出了基于纹理合成的三维地形水墨风格渲染的方法,以规则格网DEM为数据源,基于OSG进行三维地形建模,在此基础上提取山体特征线,然后生成一幅灰度控制图像。对Efros01纹理合成算法进行改进,利用灰度控制图像指导水墨纹理的合成,将得到的纹理图像映射到三维地形上,实现对三维地形的水墨风格渲染,通过对水墨纹理样本的选择和纹理合成参数的设置能够实现对纹理合成过程的交互控制。结果表明,该渲染方法对三维地形的水墨风格渲染具有较好的效果。     

Detection and 3D reconstruction of traffic signs from multiple view color images

3D reconstruction of traffic signs is of great interest in many applications such as image-based localization and navigation. In order to reflect the reality, the reconstruction process should meet both accuracy and precision. In order to reach such a valid reconstruction from calibrated multi-view images, accurate and precise extraction of signs in every individual view is a must. This paper presents first an automatic pipeline for identifying and extracting the silhouette of signs in every individual image. Then, a multi-view constrained 3D reconstruction algorithm provides an optimum 3D silhouette for the detected signs. The first step called detection, tackles with a color-based segmentation to generate ROIs (Region of Interests) in image. The shape of every ROI is estimated by fitting an ellipse, a quadrilateral or a triangle to edge points. A ROI is rejected if none of the three shapes can be fitted sufficiently precisely. Thanks to the estimated shape the remained candidates ROIs are rectified to remove the perspective distortion and then matched with a set of reference signs using textural information. Poor matches are rejected and the types of remained ones are identified. The output of the detection algorithm is a set of identified road signs whose silhouette in image plane is represented by and ellipse, a quadrilateral or a triangle. The 3D reconstruction process is based on a hypothesis generation and verification. Hypotheses are generated by a stereo matching approach taking into account epipolar geometry and also the similarity of the categories. The hypotheses that are plausibly correspond to the same 3D road sign are identified and grouped during this process. Finally, all the hypotheses of the same group are merged to generate a unique 3D road sign by a multi-view algorithm integrating a priori knowledges about 3D shape of road signs as constraints. The algorithm is assessed on real and synthetic images and reached and average accuracy of 3.5cm for position and 4.5° for orientation.     

一种基于无人机序列图像的地形地貌三维快速重建方法

提出了一种基于无人机序列图像的地形地貌三维重建方法,该方法采用Harris特征点和SIFT特征向量来提取图像特征,实现图像配准;采用准透视投影模型和因子化方法对未标定的图像序列进行自动标定;通过高效次优解三角化方法获取三维点云坐标;通过准稠密化扩散算法对三维点云进行稠密化;采用捆绑调整算法提高了空间三维点云的精度;采用Possion表面重建方法对三维点云进行了网格化处理.本文为无人机序列图像的应用提供了一个新的思路,拓展了无人机的应用空间.     

基于空间数据库VRGIS的研究与应用

结合空间数据库、GIS、计算机图形学、RS等技术构建了虚拟现实地理信息系统。通过研究地形数据的生成及空间数据库的存储管理,实现了遥感影像的自动配准及无缝拼接;基于四叉树的LOD算法、地形节点评价系统、动态调度及大规模纹理映射等技术的研究,实现了地形数据的3维可视化;提出了自适应特征数据覆盖渲染算法,将2维GIS特征数据覆盖叠加到所创建的3维模型上,构建了虚拟现实环境。该系统成功应用于胜利油田,实现了地下油田的虚拟现实3维可视化,具有一定的理论价值和现实意义。     

结合BM3D和多级非线性加权平均中值滤波的遥感影像混合噪声去噪方法

提出了一种基于三维块匹配（BM3D）和多级非线性加权平均中值滤波的遥感影像混合噪声去噪方法,使用coief3小波和sym2小波替换传统三维块匹配算法中的bior1.5和hear参数,将三维块匹配算法和多级非线性加权平均中值滤波相结合以提高算法对混合噪声的去噪能力。进行一个仿真对比试验和一个真实遥感影像去噪试验,试验表明,本文提出的方法在遥感影像混合噪声去噪方面效果要优于传统混合噪声去噪方法。     

基于相容性任务分配的三维建模集群方法

针对现有集群方法在倾斜影像三维建模时节点上存在的CPU和GPU资源浪费现象及三维建模效率不高等问题,本文提出了基于相容性任务分配的集群三维建模方法。首先,通过对三维重建任务进行两步提交划分,在建模效果不变的前提下提升集群的执行效率。然后,针对集群节点资源浪费现象,提出了相容性任务节点分配方式,实现了基于相容性任务分配的三维建模集群。最后,进行大规模影像三维重建试验测试,验证了大数据试验环境下相容性理论对分配方式优化的优越性,证明了本文方法对三维建模效率有明显提升作用。     

室内三维点云空间自动划分与规则化方法北大核心CSCD

精准空间划分是实现室内语义建模与拓扑结构重建的重要基础。三维点云作为常用的室内空间数据载体,如何基于三维点云进行室内空间语义信息提取与规则化具有重要意义。本文提出了一种基于形态学分割方法实现室内场景的分割,并结合矢量规则化方法完成分割场景的规则化。首先,基于区域增长算法与线性拟合方法提取空间分割要素,通过平面投影生成二进制影像,进而利用距离变换和分水岭算法完成空间分割;然后,对空间分割要素进行线性拟合,进行室内空间格网划分,采用矢栅叠加方法实现空间要素规则化;最后,通过4组实际场景(包含3组ISPRS数据集及1组实际场景采集数据)进行数据验证。试验结果显示,本文提出的室内空间分割与规则化方法可以准确快速地完成室内空间要素的提取。     

建筑物3维模型在地籍管理中的应用

房屋作为地籍管理中最主要的研究对象之一,具有明显的几何特征。本文叙述了用于3DCM建模的几种方法及数据采集方式,着重讨论了基于规则几何体构建建筑物实体模型的方法,实现了建筑物3维模型的可视化。介绍了基于AUTOCAD建立房屋图像与外部数据库之间链接的过程与方法;为丰富地籍管理中的房屋信息,探讨建立房屋图像库的方法;通过建立图像库与图形的链接,实现了由图形对象浏览房屋3维模型的图像信息。     

城市三维遥感信息的快速获取与数据处理

三维遥感信息的快速获取和处理一直是遥感对地观测的目标之一。机载三维成像仪就是能够准实时地获取地面三维遥感信息的技术系统。在国家 86 3计划的支持下 ,经过原理样机和实验样机的研制及飞行实验 ,表明三维成像仪已经完全可以快速同步获取地面目标的地学编码图像和数字地面模型 (DEM) ,效率要比常规技术高很多。2 0 0 0年 10月我们利用机载三维成像仪在北京中关村科技园区进行了三维遥感飞行试验 ,获取了原始数据 ,经过数据的检查和规格化同步 ,用开发的三维遥感信息处理软件进行了快速处理 ,最终生成了测区的 DEM和地学编码图像 ,最终得到中关村地区的建筑物三维信息