带匹配支持度的多源遥感影像SIFT匹配方法

通过将匹配支持度的相似性测度引入SIFT特征匹配算法,提出了一种能够应用于不同源遥感影像的自动匹配方法。首先,建立待匹配影像中特征点的SIFT特征描述符;然后,以待匹配点与参考点间的欧氏距离为相似性测度,挑选一定数量的距离最为接近的匹配点作为候选点;最后,分别计算候选匹配点间的匹配支持度,并通过松弛法剔除误匹配点以完成影像的自动匹配。实验结果表明,与传统的灰度匹配及经典的SIFT特征匹配相比,此算法可明显提高影像匹配的成功率和可靠性。     

同名点累计分布约束的航空影像线特征匹配

为了克服断裂、变形等因素对线特征匹配的影响,本文提出了一种同名点累计分布约束的航空影像线特征匹配算法。该算法在Canny边缘提取的基础上对两张影像中的待匹配线特征建立索引,首先利用单应性矩阵结合核线约束精简候选线特征数量,并通过以点代线的方式对线特征上的所有点进行匹配;然后建立累计分布矩阵统计同名点的分布情况以确定同名线特征;最终整合双向匹配结果,实现线特征的多对多匹配。选取典型的航空影像进行线特征匹配实验,结果表明:本文提出的匹配算法能进行曲线匹配,并可实现断裂线特征的多对多匹配,鲁棒性强。与已有匹配算法进行比较,该算法在尺度、亮度、旋转等变化条件下仍可取得较为满意的匹配结果,且在匹配效率上具有一定的优势。     

直线特征的多层次仿射不变匹配方法研究

针对直线两侧表面视差非连续、影像几何变形大等问题,提出了一种直线特征的多层次、仿射不变匹配方法。首先利用核线几何、相对方位、重叠距离、长度比等约束条件确定候选直线,根据仿射不变参数纠正直线支撑窗口并计算两侧邻域灰度加权相似性,得到线特征两侧表面视差连续情况下的直线匹配结果,并利用左右双向一致性检验剔除错误匹配;然后对未匹配直线采用顾及线特征两侧表面视差不连续的单侧邻域灰度加权相似性准则和双向一致性检验得到最终匹配结果。不同纹理类型的倾斜立体影像数据验证了方法的有效性,为倾斜立体影像直线特征匹配提供了一种可行的思路。     

多光谱遥感影像亮度空间相位一致性特征点检测

提出了一种基于亮度空间和相位一致性理论的多光谱遥感影像特征点检测算法。首先利用参数自适应的灰度变换函数建立影像亮度空间;然后结合相位一致性方法在影像亮度空间进行候选特征点检测,并将候选特征点映射到原始影像上进行非极大值抑制;最后在尺度空间计算特征点的特征尺度值。本文方法有效结合了亮度空间特征检测和相位一致性特征检测的优势,对多光谱遥感影像的辐射变化具有较强的稳健性。试验结果证明,与传统特征点检测算法相比,本文方法在特征重复率和重复特征数量方面都具有明显的优势。     

利用物体结构信息进行影像线特征关系匹配

针对影像线特征匹配的复杂性,给出了根据物体结构信息,将影像匹配问题转化为确定图同构问题的匹配策略。首先,利用影像特征提取获得的点、线特征建立描述物体结构信息的关系表,通过对左右不同影像的图形进行区域分割获得候选面特征,利用矢量数据拓扑关系的自动建立算法得出左右影像关联图的弧段-多边形拓扑文件。然后,根据基匹配及拓扑关系表,利用图深度遍历的方法进行匹配传递,按面、线、点的顺序完成不同影像间对应物体同名线的匹配。由于关系表的一致性表明了物体构成特征要素的一致性,可使整个影像的匹配搜索范围变小,从而提高影像匹配的准确性与匹配速度。     

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。     

影像同名点匹配的SIFT算法与贝叶斯抽样一致性检验

为提高影像匹配的稳健性,引入基于SIFT特征匹配的贝叶斯抽样一致性算法(Bayes sample consensus,BAYSAC),提出基于随机概率U(0,1)、基于像点到像片中心距离比值和基于影像重叠度的3种正确点先验概率估计方法,并根据相似性原理简化了贝叶斯公式,用于更新正确点概率。以SIFT算法为基础,结合贝叶斯抽样一致性算法,对不同的正确点概率估计方法进行了试验。试验结果表明,改进后的算法减少了迭代次数,从而减少了计算时间。同时,它能剔除更多的误匹配,并保留更多的正确匹配,从而提高匹配正确率。     

多匹配策略融合的无人机影像匹配方法

针对AKAZE算法在无人机影像匹配过程中存在的匹配精度低和稳定性较差问题,本文提出一种基于多匹配策略融合的改进影像匹配方法。该方法首先对影像降采样并利用AKAZE算法检测多尺度特征。然后采用一种稳定的RootSIFT描述符进行特征描述。其次,融合最近邻距离比值、双向匹配和余弦相似度约束匹配策略进行特征匹配以降低误匹配率。最后,采用随机抽样一致性(RANSAC)算法确定最终的特征对应关系,并求得几何变换模型。实验结果表明,该方法在获得更多正确匹配点对的同时具有较高的匹配正确率和精度,能够更好适用于无人机影像匹配。     

基于小波变换的半方差函数影像匹配方法

基于小波变换的半方差函数影像匹配方法,该方法在小波变换的基础上,根据小波方差计算出影像特征最多的分解层,在该层上进行初匹配得到候选同名点。利用半方差函数匹配方法对同名点进行精细匹配,既节省了时间又达到了精确匹配的目的,为影像匹配提供一种新方法。     

基于Harris角点和SIFT特征的近景影像匹配

针对近景影像匹配过程中误匹配率较大的情况,本文提出了一种基于Harris和SIFT特征的近景影像匹配方法。该方法首先提取Harris角点和SIFT特征,运用灰度相关系数和BBF-KD树方法将Harris角点和SIFT特征完成双向一致性匹配;然后,利用基于RANSAC方法和P-H算法的相对定向得到内点集A与B,将内点集A、B合并生成Delaunay同名三角网;最后,在同名三角形约束下通过缩小Harris特征点阈值T得到新内点集,实时插入同名三角网中,直到生成足够数量的内点。实验所得内点数分别与合并加密匹配前以及其他方法相比都有显著增多,结果表明对于视角、尺度、旋转、光照及噪音等条件发生变化的不同影像,本文提出的近景影像匹配方法能提高匹配率及匹配可靠性。     

利用搜索算法原理进行等高线接边

一般情况下，立体像对测行的等高线数据进行接边处理，以距离作为等高线匹配的标准存在一定的缺陷。本文介绍了一种将等高线本身具有的图形特征作为匹配标准并利用搜索算法原理找共轭等高线的算法。此算法具有处理等高线数据异常的能力，较适合一般情况下等高线的接边处理，在此算法中为了盲目的搜索，提出一种计算关联值的方法并以此来选择前进的方向，提高搜索效率。此算法经过了上机实验，结果令人满意。     

三维可视化辅助设计中模型匹配的方法研究

提出了在三维可视化辅助设计中模型匹配的问题,引入了空间栅格索引的概念,实现了设计模型在地形动态变化过程中与地形实时的无缝叠加。     

联合共线约束与匹配冗余的组直线匹配结果检核算法

针对"一对多""多对一""多对多"直线匹配结果难以检核的瓶颈问题,提出一种共线约束与匹配冗余的组直线匹配结果检核算法。该算法在已有组直线匹配结果基础上,首先将结果中的每对同名直线组分裂为两对同名单直线,分别建立直线组、单直线同名对应关系矩阵,矩阵的行、列号分别对应参考影像、搜索影像上直线组索引或单直线索引,矩阵元素值可用于记录其行、列号所表示对应关系出现的数目、特征相似性系数等多源信息;在此基础上,以同名直线关系矩阵为基础,提取局部关系矩阵,建立"一对多""多对一""多对多"匹配结果间的关联;然后基于局部关系矩阵,结合共线约束、匹配冗余、特征相似性系数对结果进行检核,剔除错误匹配,保留正确匹配;最后对结果中的"多"直线进行拟合得到"一对一"的同名直线。选取具有典型纹理特征的航空影像和近景影像进行组直线匹配结果检核试验,获得了可靠的同名直线,验证了本文算法的有效性。     

随机立体匹配

本文研究一种实现立体匹配的随机优化方法。与传统的基于面积的相关和基于特征的匹配有所不同,本方法能直接从一对立体图像中提取出稠密的视差值,而根本无须内插。首先,运用正则化理论把立体匹配问题转化为求视差时对两种彼此竞争约束的满足。这些约束用以规定一个动态系统的能量,而该系统的稳态则是通过一种所谓的微正则模拟退火达到的。其次,引入立体图像的Laplacian金字塔结构则有效地实现了由粗到精的分层控制策略。本方法适合于在SIMD体系结构的计算机上并行实现。     

局部单应约束的高精度图像自动配准方法

提出一种基于SIFT特征的抗差图像匹配算法。算法分为两个阶段:①初始匹配,综合利用SIFT特征匹配方法和基于SIFT特征尺度和方位信息的自适应归一化互相关(normalized cross correlation,NCC)方法建立初始相关,并基于几何关系一致性检测剔除误匹配;②匹配传播,在初始相关的基础上,利用自适应NCC和局部单应约束进行匹配传播,迭代产生更多的匹配点并采用几何关系一致性检测剔除可能的误匹配。初始单应采用最小二乘匹配方法估计得到,并采用自适应NCC为其提供良好的初始值。与现有的基于SIFT特征的图像配准方法相比,算法在抗几何变形和配准精度等方面具有优越性。     

基于二维直接线性变换的数字相机畸变模型的建立

提出并论证了基于二维直接线性变换的畸变的校正方法。本方法特别适用于各类固态摄像机(CCD、CID、PSD)的畸变模型的建立，以补偿各类像点系统误差。     

镜头畸变参数对航测像点量测精度的影响

为了得到径向畸变、切向畸变和非方形像元改正3种镜头畸变参数最优化的组合,提高航测时的像点量测精度,研究了不同畸变参数组合条件下对像点量测精度的影响。采用3种型号的镜头对辽宁工程技术大学北校区进行了航测,并利用Virtuozo AAT-PATB空三软件测试了几种典型组合下的航测结果精度。试验结果表明：在条件允许的情况下,尽可能采用较为全面的畸变参数能够最大限度地提升航测结果的精度;当条件有限时,采用K₁和K₂组合的模型可以消除大部分镜头畸变带来的影响,对结果精度的提升最为显著。研究成果可以为其他无人机航测任务提供参考。     

任意带高斯正形投影平面直角坐标系的选择

坐标系统的选择对一项工程来说是一项必须首先进行的工作,同时坐标系统选择的适当与否关系到整个工程质量的好坏,因此对坐标系统的研究是一项非常重要和必需的工作。对于城市而言,使投影长度变形控制在允许的精度范围之内是建立独立坐标系统主要解决的问题,因此,独立坐标系统的建立主要是根据所在测区的不同来建立与本测区相适应的坐标系统,从而使其投影长度变形控制在允许范围之内。本文讨论通过建立城市抵偿坐标系解决变形问题的方法。     

New measures for analysis and comparison of shape distortion in world map projections

ABSTRACT

World maps can have quite different depictions of reality depending on the projection adopted, and this can influence our perception of the world. In this respect, shape is a significant property that needs to be considered, especially when representing large regions in general-purpose world maps. A map projection distorts most geometric properties (area, distance, direction/angle, shape, and specific curves) and usually preserves a single property or provides a compromise between different properties when transforming terrestrial features from globe to plane. The distortions are mainly classified based on area, distance and direction/angle and analyzed with Tissot’s theorem. However, this theorem offers a local (pointwise) solution, so the distortion assessment is valid at infinitesimal scale (i.e. for very small regions). For this reason, different approaches are required to analyze the distortions at finite scale (i.e. for larger regions). However, there are very few attempts at analyzing and comparing shape distortion of landmasses in world map projections owing to the fact that shape measurement is difficult and usually involves measuring different characteristics. Seeking to fill this gap, in this study, compactness and elongation distortion measures are introduced. In this regard, 16 world map projections are analyzed and compared with these distortion measures in a GIS environment, based on map datasets of continents and countries. An analysis of the effect of the levels of detail of the datasets is also presented.