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。     

多源光学卫星影像匹配及精准几何信息提取

针对国产光学卫星影像的特点,该文介绍一种适用于超大规模立体/单景覆盖的多源高分辨率卫星影像的全自动连接点、参考控制点匹配及精准几何信息(DSM/DEM)提取方法。该方法引入精度已知/精度可验证的参考地理数据作为几何约束,采用由粗到精的多层金字塔逐级影像匹配策略进行影像连接点和参考控制点的自动提取,并实现超大规模影像整体联合区域网平差处理,精化定向参数;结合半全局匹配算法(SGM)与基于物方几何约束的多影像相关匹配算法(GC3)完成多角度多视影像匹配及密集点云的自动提取,并利用已有DEM对密集匹配的DSM中的云遮挡区域和大面积水域进行修补,完成精准几何信息提取并自动生成高精度DSM/DEM/DOM影像产品。最后,利用多组典型实验区的国产高分辨率光学卫星影像数据验证了本文方法的适用性、可靠性和精度,结果满足卫星影像几何定位精度及DSM/DEM/DOM生产要求。     

基于半全局优化的资源三号卫星影像DSM提取方法

提出了一种基于物方半全局优化的资源三号卫星影像数字表面模型(digital surface model,DSM)提取方法,将半全局优化策略和影像金字塔结合,利用上一层金字塔的匹配结果来动态确定下一层每个像点的搜索范围,打破了半全局匹配需要建立匹配代价立方体的局限;以互信息和影像局部结构描述算子(CENSUS)距离加权和作为匹配代价函数,结合可疑区域探测技术,实现了高精度的DSM提取。通过实验对影响DSM精度的因素进行了总结分析。     

面向森林高度提取的光学多角度立体观测影像模拟

森林冠层高度是森林生态系统植被碳储量的重要指示因子之一。已有研究表明光学多角度立体观测(即摄影测量)数据具备森林冠层高度提取的潜力,然而光学影像容易受到云、雨等天气因素的影响,区域高精度森林冠层高度制图必需依靠多星多时相数据融合才能实现。现有星载摄影测量系统获取的影像分辨率和观测角度差异较大,系统研究影像分辨率和观测角度变化对多角度立体观测点云垂直分布的影响规律,是实现多星多时相数据融合的前提。森林光学多角度立体观测模型是开展该研究的有效理论工具,但现有“森林光学多角度立体观测模型(LandStereo)”仅具备沿轨前后视立体观测影像模拟能力,无法用于WorldView等侧视立体观测影像的模拟分析。因此,本文对LandStereo模型进行了改进,使模型具备林区任意指定观测角度的影像模拟能力,进而利用改进后的模型对正视、正侧视和斜侧视等典型观测角度影像进行了模拟,并对不同观测角度组合构成的立体像对森林高度的提取精度进行了分析。结果表明,改进后的模型能够用于刻画森林冠层多角度立体特征,观测角度的变化是利用立体像对提取森林冠层高度精度的重要影响因素。本文为系统研究林区任意角度组合的多角度立体...     

一种综合利用像方和物方信息的多影像匹配方法

提出一种综合利用像方和物方信息的多影像匹配方法.首先对各原始影像采用3×3像元平均法生成4层金字塔影像,并在最高层金字塔影像中计算各搜索影像与基准影像的初始视差;然后从第3层金字塔影像开始进行基准影像与各搜索影像的匹配,并对各立体像对的匹配结果进行物方融合,剔除部分误匹配点,获得较精确的物方空间信息,以用于下一层金字塔影像的匹配.此过程融入带几何约束条件的相关系数法匹配和整体松弛法匹配策略;最后通过对某地区一组大重叠度数码航空影像的匹配试验,证实该方法的有效性.通过检测所生成的DSM精度,表明相对于传统的双片影像匹配方法,多影像的匹配可以有效剔除误匹配点并显著提高影像匹配的成功率.     

利用外部DEM辅助山区SAR立体像对匹配及地形制图

SAR立体像对的匹配是利用雷达摄影测量技术提取地形高程信息的关键,匹配精度将直接影响结果 DEM的高程精度。针对山区SAR立体像对匹配过程中同名点选取困难的问题,引入外部粗分辨率DEM作为辅助数据,将该DEM高程转换为视差,为匹配提供初值,同时采用金字塔匹配策略,不仅可以缩小搜索范围,提高搜索效率,而且能够减少粗差的产生。试验结果表明,采用外部DEM辅助之后,匹配粗差点数量相对于传统的雷达摄影测量处理结果明显减少,从而有效地提高了高程信息提取重建的精度。     

线阵CCD卫星影像DSM自动生成技术

线阵CCD传感器成为了对地观测最有效的方式之一,本文研究了线阵CCD影像构成的立体像对密集匹配自动生成DSM的方法与关键技术,提出了基于核线影像的金字塔逐层匹配方法及基于相关系数的动态窗口变换的双向匹配方法来实现格网点的匹配。通过资源三号卫星影像等数据试验验证了上述理论与方法的适用性和正确性。     

高分辨率测绘卫星遥感影像星上压缩质量评价

针对高分七号测绘卫星模拟立体像对星上压缩是否满足测图应用需求的问题,本文从影响影像灰度、纹理、相关性等构像质量特征和DSM产品精度两方面进行影像压缩质量评价实验,开展了多种格网尺寸DSM的提取,通过比较不同压缩比下重建与原始影像生成DSM平均高程误差和高程中误差进行DSM产品精度分析。结果表明,对于星上JPEG-LS压缩算法,压缩比不大于4∶1时,压缩后影像灰度特征、纹理信息保持好,影像相关性大于0.997,重建影像峰值信噪比大于50,影像压缩质量好;随着压缩比的增加,DSM产品精度逐渐降低,压缩比不大于4∶1时,DSM高程中误差小于1 m,满足1∶10 000、1∶5 000数字高程模型高程中误差一级要求。本文相关结论可为高分七号星上压缩指标论证提供参考。     

基于改进半全局匹配算法的高分辨率遥感影像DSM重建

提出了一种改进的半全局匹配算法来生成高分辨率遥感影像的数字表面模型(DSM)。利用影像间连接点的几何约束关系对系统误差进行有理函数模型补偿,再将有理函数模型分成若干个块,通过考虑纹理信息的视差膨胀腐蚀算法来减小建立金字塔分层后每一层的视差搜索范围。结果表明:该方法得到的DSM精度在高程方向上保持了GSD的1.5倍,并较好地保留了地物的边缘特征。在计算效率和内存开销之间也有很好的平衡。     

兼容多源数据的森林湿地信息提取和比较分析

针对以光谱特征差异为依据,提取森林湿地信息精度低的问题,该文采用兼容多源数据的分类回归树(CART)提取方法,并以大沾河国家森林湿地进行实证研究。基于Landsat8遥感数据、Radarsat-2极化雷达数据和地形辅助数据,采用SPM软件分别构建3种特征变量组合的CART决策树模型,并获取分类规则,最后根据规则对研究区的森林湿地信息进行提取。结果表明:3种特征变量组合中,兼容光谱、纹理、雷达与地形辅助数据的CART决策树的森林湿地信息提取精度最高,用户精度和制图精度分别达到了88.46%和82.14%。研究结果体现了雷达数据与地形辅助数据有助于提取森林湿地信息。     

DEM Extraction in Urban Areas Using High-Resolution TerraSAR-X Imagery

Three-dimensional (3D) spatial information is crucial for improving the quality of human life through urban planning and management, and it is widely utilized due to its rapid, periodic and inexpensive acquisition. In this context, extraction of digital surface and elevation models (DSM and DEM) is a significant research topic for space-borne optical and synthetic aperture radar (SAR) remote sensing. The DSMs include visible features on the earth’s surface such as vegetation, forest and elevated man-made objects, while DEMs contain only the bare ground. In this paper, using TerraSAR-X (TSX) high resolution Spotlight (HS) images, high-resolution interferometric DEM generation in a part of Istanbul urban area is aimed. This is not an easy task because of SAR imaging problems in complex geometry of urban settlements. The interferometric processing steps for DSM generation were discussed including critical parameters and thresholds to improve the quality of the final product and a 3 m gridded DSM was generated. The DSM-DEM conversion was performed by filtering and the quality of generated DEM was verified against a reference DEM from stereo photogrammetry with 3 m original grid spacing. The achieved root mean square error of height differences (RMSZ) varies from 7.09 to 8.11 m, depending on the terrain slope. The differential DEM, illustrates the height differences between generated DEM and the reference DEM, was generated to show the correlation between height differences and the coherence map. Finally, a perspective view of test area was created draping extracted DEM and a high-resolution IKONOS panchromatic image.     

基于小波变换的松弛法影像匹配

讨论了基于小波变换的松弛法影像匹配方法。采用小波变换对影像进行分解,生成影像匹配所需要的金字塔影像结构,并在传统松弛法影像匹配视差约束的同时,兼顾线性特征的约束,从而提高了影像匹配的可靠性。     

长白山多源空间数据集成研究

长白山作为中、朝两国界山其特殊的地理位置,以及罕见的植被垂直分布景观格局,向来是国际上高度关注的生态敏感地区（如图1所示）。本文针对长白山空间数据的多源性特征,多源空间数据的来源及长白山多源空间数据集成要实现的功能,对常用的几种多源空间数据集成模式进行比较,提出了采用ESRI公司的Geoda-tabase数据模型进行长白山多源空间数据集成的可行性,并对多源空间数据集成的前景进行了展望。     

基于AMMGC三线阵影像多视匹配模型的DSM自动提取

提出了适用于三线阵数字影像多视匹配的AMMGC模型,该模型综合利用多张线阵影像,减少信息盲区,提高匹配成功率,较大程度上克服了传统双像匹配模型的不足。AMMGC模型通过金字塔影像传递匹配初值,利用匹配检查策略检验匹配结果,非常适用于特征点与格网点匹配。运用ADS40三线阵数字影像对AMMGC匹配模型进行系统试验,结果表明:该模型能够从影像上获取大量同名像点,生成密集DSM,在DSM自动采集方面具有较强的可行性与实用性。     

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。     

基于RFM的高分辨率卫星遥感影像自动匹配研究

摘　要：提出一种基于有理多项式模型（RFM）进行高分辨率卫星遥感影像自动匹配的方法。首先利用RFM进行高分辨率卫星影像直接定位和同名点预测;然后基于投影轨迹建立近似核线方程,并分析了核线精度;接着采用金字塔影像策略进行核线约束的近似一维影像匹配,并经最小二乘影像匹配精化匹配结果;最后采用RANSAC算法剔除误匹配点以获取最终的匹配结果。通过与二维灰度相关方法和SIFT匹配方法的比较试验,证明本文方法可靠性好、匹配成功率高,较好地解决了多时相、大姿态角高分辨率卫星遥感影像的自动匹配难题。     

数字表面模型的建筑物容积率提取

针对阴影长度和阴影面积法计算建筑物容积率误差较大的情况,该文利用航空影像密集匹配生成的点云数据逐点内插生成数字表面模型,提取建筑物三维信息,同时对于复杂建筑物屋顶,利用坡度滤波将其分割成为高度不同的面片,计算每一块屋顶的层数,从而得到较为准确的建筑总面积。实验证明,利用本文方法得到的建筑物容积率准确率高,且具有较高鲁棒性和使用价值。     

基于相对定向结果和多视几何约束的序列影像直线相关研究

以对序列影像进行连续像对相对定向的结果 (自由网相机参数和部分同名像点 )为基础 ,对VIDEO序列影像的直线相关问题进行了研究 ,提出并实现了相关的算法 ,给出了在具体实践中的应用效果。     

Accuracy Assessment of Pleiades-1 Stereo/Tri-stereo Digital Surface Models: A Case-Study for Citrus Trees

In this study, we assess the quality of the digital surface model (DSM) generated from Pleiades-1 tri-stereo images which can potentially contribute to the detection of citrus trees in terms of height information. The methods tested on stereo/tri-stereo images are; (a) local methods (correlation-based and least squares method), (b) semi-global method (semi-global matching (SGM)), and (c) global method (SIFT-flow). DSMs of three sub-regions of Mersin area have been presented for each stereo/tri-stereo matching method; whereas for the SIFT-flow method, we have only depicted the parallax results. Numerical results reveal that the SGM forward-backward stereo combination which has the largest intersection angle provided the best results in 2 out of 3 test areas. However, the results confirm that none of the methods could reach the desired level of performance for the height estimation of citrus trees that can potentially guide the detection step.     

一种综合利用像方和物方信息的多影像匹配方法(英文)

A novel method for multi-image matching by synthesizing image and object-space information is proposed. Firstly, four levels of image pyramids are generated according to the rule that the next pyramid level is generated from the previous level using the average gray values of the 3 by 3 pixels, and the first level of pyramid image is generated from the original image. The initial horizontal parallaxes between the reference image and each searching image are calculated at the highest level of the image pyramid. Secondly, corresponding image points are searched in each stereo image pair from the third level of image pyramid, and the matching results in all stereo pairs are integrated in the object space, by which the mismatched image points can be eliminated and more accurate spatial information can be obtained for the subsequent pyramid image matching. The matching method based on correlation coefficient with geometric constraints and global relaxation matching is introduced in the process of image matching. Finally, the feasibility of the method proposed in this paper is verified by the experiments using a set of digital frame aerial images with big overlap. Compared with the traditional image matching method with two images, the accuracy of the digital surface model (DSM) generated using the proposed method shows that the multi-image matching method can eliminate the mismatched points effectively and can improve the matching success rate significantly. Supported by the National Natural Science Foundation of China (Nos. 40771176, 40721001).