半全局约束下的多基线立体影像MVLL匹配方法

多视铅垂线轨迹法（multi-view vertical line locus,MVLL）能够以物方地面铅垂线为几何约束,匹配获取物方空间点的最佳高程,是一种实用的多基线立体影像匹配方法。针对MVLL匹配方法中的物方空间点独立匹配、缺少整体性约束问题,将物方空间局部光滑特性应用至匹配过程,提出了一种半全局约束下的多基线立体影像MVLL匹配方法。首先,将物方空间点沿地面铅垂线上的准确高程搜索,等效至像方空间沿核线方向上的准确视差搜索;其次,采用MVLL匹配方法计算物方空间点在多张影像上的等效像方匹配测度;然后,采用半全局匹配法（semi-global matching, SGM）对匹配测度进行多路径聚合分析,得到物方空间局部光滑约束下的等效视差图;最后,将等效视差图转化为物方空间点匹配高程,并对多基线立体影像进行多分辨率匹配处理,实现整体最优条件下的MVLL匹配。采用多类型地形特征与局部区域影像进行匹配实验与对比分析,实验结果表明,所提方法能够对多类型地形特征的物方空间匹配测度进行优化,获取更加可靠的匹配结果,具有更高的影像匹配性能。     

多基线立体影像的GC~3-P-SGM匹配方法

以"几何约束互相关"模型为基础,将迭代高程等效成"半全局影像匹配"方法中的左右视差,通过匹配代价的聚合分析,提出了一种多基线立体影像匹配方法 GC~3-P-SGM,并给出了其具体匹配步骤和处理流程。利用天绘一号卫星影像数据进行了实验和分析,结果表明,该方法具有较高的匹配性能和匹配精度。     

区域生长的半全局密集匹配算法

针对传统的半全局匹配算法在处理视差变化大、遮挡严重的城市航空影像时,存在匹配精度下降、匹配效率低下的问题,提出了一种基于区域生长的半全局密集匹配方法。采用区域生长算法获取影像的初始视差,并从初始匹配点中挑选可靠的点作为视差控制点;利用区域生长获取的视差图,限制各个方向动态规划的过程以加速最优路径的搜索;通过视差控制点对动态规划的路径进行修正,避免错误匹配代价的传播。基于城区无人机影像的实验结果表明,所提算法不仅可以提高匹配结果正确率,还能使耗费的内存和时间都不到原算法的50%。     

基于半全局多视近景影像匹配的三维建模方法

利用半全局约束提高立体影像匹配的可靠性,提出多片前方交会优化迭代方法来剔除可能的匹配错误,有效融合多视影像的冗余信息,获取可靠密集的三维点云。在此基础上,利用Poisson表面重建方法重建出三维模型。2组近景影像试验结果表明本文方法能有效获取具有纹理的三维模型。     

改进边缘能量聚集的半全局匹配算法

针对传统半全局算法匹配时间长和视差突变处易存在误匹配的问题,提出了一种改进边缘能量聚集的半全局匹配算法。在半全局匹配算法的基础上,引入金字塔分层策略,通过对图像降采样进行加速匹配,降低匹配算法的复杂度,减少内存的消耗。利用Canny算子获得分层图像的边缘信息,匹配时根据边缘信息改进边缘处的代价聚合并构建自适应窗口减小视差搜索域,获得正确率更高的视差图。结果表明,该算法可将明显提高匹配速率,降低运算复杂度,提高正确率。     

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。     

多基线机载合成孔径雷达影像匹配的SANCC法

为了有效利用合成孔径雷达(synthetic aperture radar,SAR)多基线影像的几何信息和辐射信息,提高匹配精度,提出了一种适用于多基线SAR幅度影像的自适应归一化互相关系数和(sum of adaptive normalized cross-correlation,SANCC)影像匹配方法。该方法首先利用SAR成像参数、平台参数和物方高程范围构建匹配方向线;然后引入Gestalt原理的接近性和相似性原则对窗口内的像素加权,计算获得沿匹配方向线的SANCC值;最后采用winner-take-all(WTA)优化策略获取多基线影像的匹配结果和物方三维信息。利用国产机载SAR系统获取的多基线影像进行匹配试验,结果表明与常规的相关匹配方法相比,该方法可以获得更为密集、精确的匹配点,有效减少了由重复纹理造成的误匹配,并能较好地解决由纹理匮乏导致的匹配难题。     

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。     

基于SGM的多分辨率影像匹配方法

分析了SGM影像匹配算法的基本思想及其不足,给出了半全局影像匹配算法的基本模型;在此基础上,对该SGM算法模型进行了多分辨率扩展,设计了一种多分辨率半全局影像匹配方法 P-SGM,并讨论了该方法的实现步骤及其技术细节;利用实际影像数据进行了P-SGM影像匹配实验。实验结果表明,该方法能够完成大场景、大幅面遥感影像的密集匹配工作,获取实验区密集匹配点云;并具有较高的匹配性能和匹配精度。     

基于多基线影像匹配的高分辨率遥感影像DEM的自动生成

以青南高原三江源试验区为例,采用SPOT-5 HRS立体影像和HRS/HRG三立体像对生成试验区1∶5万25 m间隔DEM,并利用大量外业和内业检查点对自动提取的DEM进行精度分析。试验结果表明,利用所提出的影像匹配方法可以从SPOT-5卫星影像中全自动生成1∶5万DEM。另外,SPOT-5 HRS/HRG三影像立体条带数据适用于地势起伏较大的深切割山地区域。采用此方法,可以同时保持自动生成的DEM的精度和可靠性,大大减少自动生成的DEM中存在的粗差和人工后处理的工作量。     

Geometric-constrained multi-view image matching method based on semi-global optimization

Targeting at a reliable image matching of multiple remote sensing images for the generation of digital surface models, this paper presents a geometric-constrained multi-view image matching method, based on an energy minimization framework. By employing a geometrical constraint, the cost value of the energy function was calculated from multiple images, and the cost value was aggregated in an image space using a semi-global optimization approach. A homography transform parameter calculation method is proposed for fast calculation of projection pixel on each image when calculating cost values. It is based on the known interior orientation parameters, exterior orientation parameters, and a given elevation value. For an efficient and reliable processing of multiple remote sensing images, the proposed matching method was performed via a coarse-to-fine strategy through image pyramid. Three sets of airborne remote sensing images were used to evaluate the performance of the proposed method. Results reveal that the multi-view image matching can improve matching reliability. Moreover, the experimental results show that the proposed method performs better than traditional methods.     

基于可编程图形硬件的遥感影像并行处理研究

通过对遥感影像处理算法中并行特性的分析,利用可编程图形处理器GPU的并行流处理特性和灵活的可编程性,实现基于GPU的遥感影像并行处理,在保证影像处理质量的前提下,大大提高了处理速度,能够满足一定情况下影像实时处理的要求。     

基于MPI的高效半全局约束密集匹配方法

灾害现场的地形地物高效三维重建是快速获取灾情信息的关键技术之一,也是正射影像纠正的先决条件。无人机等低空轻型遥感系统能快速获取高分辨率和高重叠度影像,因此在灾害应急响应中被广泛关注。利用大范围低空影像进行灾害现场快速三维重建依赖于高效的密集匹配方法。文中提出一种基于MPI(Message Passing Interface)的高效半全局约束密集匹配方法,既克服传统的影像匹配方法难以充分利用影像重叠度高的困难,也能在短时间内快速处理大量影像获取灾害现场的三维信息,适应面向灾害应急响应的效率要求。     

基于GPU的遥感影像SAM分类算法并行化研究

本文简要介绍了并行图像处理的基本模式;对GPU的并行性和流式编程模型进行了分析,提出了GPU并行图像处理的基本流程,并对数据加载、计算结果反馈保存等关键技术问题进行了论述;实现了光谱角匹配(SAM)算法的GPU并行化,最后通过实验验证了该技术方法的有效性。     

基于距离角度拟合的地图匹配算法

本文针对影像导航中矢量地图更新慢的问题,提出了利用地图匹配方法进行更新的思想,并介绍了基于遗传算法的匹配方法,同时为了纠正遗传算法在处理平行线时的错误情况,提出了距离角度拟合算法,并进行了实验,结果表明:改进的算法可以较好地纠正遗传算法的错误.     

频域局部上采样的小基高比影像匹配方法

针对小基高比摄影测量中交会精度缺失的问题,该文利用相位相关技术计算初始匹配视差,并对相位相关互功率谱进行局部上采样,探讨了一种适用于小基高比立体影像的高精度影像匹配算法。实验结果表明,在一定条件下该算法有着较高的匹配精度,能够用于小基高比立体影像重建可靠的高程信息。     

多视密集匹配并行传播GPU-PatchMatch算法

针对多视密集匹配的效率较低的问题,提出了GPU-PatchMatch多视密集匹配算法。该算法使用GPU提高PatchMatch的计算效率;同时充分利用稀疏场景信息,对深度信息进行规则初始化;为提高传播效率,使用了金字塔红黑板并行传播深度信息。最后在DTU、Strecha和Vaihigen数据集上进行了试验,并与常用的多视密集匹配算法进行对比。试验结果表明,本文算法在重建效率上有较大提高,与CPU算法(PMVS、MVE、OpenMVS)相比有7倍以上提升,与GPU算法相比也有2.5倍以上提升,表明本文算法的有效性。     

一种基于SiftGPU的遥感影像匹配方法

针对已有的遥感影像匹配方法难以同时满足高精度、可靠性和高效率要求的问题,该文提出一种基于分块策略的尺度不变特征变换快速匹配方法。首先对两幅待匹配影像进行分块,根据影像的坐标信息建立参考影像与搜索影像上每个分块的对应关系,并进行量化级数转换;然后对每一对分块影像采用尺度不变特征变换算子进行匹配,同时采用GPU进行加速;最后对得到的所有匹配点进行误匹配点剔除。为验证该方法的有效性,采用经过正射纠正的ALOS影像和经过传感器校正的资源三号正视影像进行匹配实验。实验结果表明,该方法能够得到较多高精度的同名点,并且能在短时间内完成大数据量的处理。     

模糊信息处理的道路网匹配方法

针对传统的道路网匹配方法用阈值来决定待匹配对象的匹配关系,无法准确实现匹配判定的问题,该文提出了一种基于模糊信息处理的道路网匹配方法:在道路网数据论域中讨论模糊集合,通过置信水平判定模糊集合是否为空,从而判定匹配关系,较好地结合了匹配对象间匹配关系的模糊性与模糊数学的数据处理知识。基于两组数据的实验结果标明:所提方法不仅打破了设定阈值的常规思想,而且达到了较好的匹配效率,研究结果可以为道路网数据以及空间数据的融合、集成和更新提供参考。