航空倾斜多视影像匹配方法研究
发布时间：2020-11-06 04:19
随着测绘技术的不断发展,测绘领域的各种新装备层出不穷,大量的数字传感器得到了广泛使用,尤其是在航空摄影测量领域,倾斜数字航摄仪的使用被认为是近些年来测绘领域新装备的典型代表。倾斜数字航摄仪与传统的胶片、数字航摄仪相比,不仅能够获取地物的下视影像,还能获取覆盖地物侧面纹理信息的倾斜影像,下视和侧视信息的同时具备,极大地扩展了倾斜影像的应用范围。虽然倾斜影像在测绘领域的应用前景十分诱人,但其本身影像倾角大、影像重叠度高的特点也对现有数字摄影测量系统各个环节提出了巨大挑战；空中三角测量作为系统的一个关键技术环节,同样需要解决好倾斜影像带来的技术难题。正是在这种背景之下,论文将多视匹配算法引入到空中三角测量领域,尝试解决倾斜影像空中三角测量中高质量同名点获取的难题,文章的研究工作和创新性主要体现在以下几个方面。 1)针对论文的研究对象——倾斜影像与多视匹配,分别介绍了其基本知识,重点分析了倾斜影像相对于传统影像的特点,倾斜影像对现有的空中三角测量环节带来的挑战的具体原因；多视匹配相对于传统单立体匹配的优势,多视匹配适用于倾斜影像的原因。根据倾斜影像与多视匹配的特点,给出了适用于倾斜影像空中三角测量的多视匹配方法及其具体的实现流程。 2)根据文中给出的具体流程,讲述了影像预处理与特征提取的相关知识。影像预处理环节主要是包括影像的灰度化、Wallis滤波与金字塔影像的生成,在分别分析上述各个环节现有的技术方法后,给出了文中采用的方法及其原因。针对特征提取方面,介绍了特征提取的基础知识、SIFT算法的原理、本文选用SIFT特征提取算法的原因以及一种检验特征点重复度的方法。在实验部分针对上述流程,文章针对性设置了相应的实验,用实验结果证实文中所选用方法的合理性。 3)在倾斜影像的多视匹配与粗差剔除环节,给出了文中采用的多视匹配模型—特征约束的GC3的基本原理,与原有的GC3模型相比的改进之处以及改进后算法的具体流程。针对匹配结果的粗差剔除部分,将平差中的选权迭代与多片前方交会、立体像对的相对定向结合起来,通过多片一组同名点、两片多组同名点相结合的方式去完成匹配原始结果的粗差剔除,从而获得更高质量的匹配结果。
【学位单位】：中国测绘科学研究院
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2014
【中图分类】：P231
【部分图文】：
交排列的5相机结构。航摄仪可同时获取下视、前视、后视、左视、右视的影像，具有多视立体覆盖的特点，满足测图、建模一体化。摄影示意如图2-2所示。? -rr- _-‘T| _ I广I伽 _ 'LI/氣/I' \/ ■ r f- ?/ .：；m4\右视图2-2倾斜航摄仪摄影示意倾斜摄影测量软件系统的发展相对落后，目前市面上只有国外的几家公司存在软件系统。这些软件系统分别是：美国Pictometry公司推出的IMctometry倾斜影像处理软件，能够较好地实现倾斜影像的定位量测、轮廓提取、纹理聚类等功能。法国Infoterra公司推出的新一代遥感影像自动化处理系统——像素工厂(PixelFactory)，其子系统Street Factory可以对倾斜影像进行精确的三维重建和快速的并行处理。SimActive公司的Correlator3D?软件同样能够进行倾斜影像的空三处理、DSM的生产，该软件充分利用了 GPU技术，人工智能技术及计算机视觉技术，在处理速度和自动化程度方面有很大提高。Icraros公司的IPS软件同样能进行倾斜影像的摄影测量处理，该软件的特色在于可以同时做有POS数据和无POS数据的空三处理。VisionMap公司的A3数字成图系统也能全自动完成倾斜影像的空三、快速建模，A3侧重于航空摄影测量领域
分析倾斜影像的特点，而是针对倾斜本身所展示的特性一一用户角度去分析的。图2-3展示同一建筑物所对应的5张倾斜影像，通过观察图2-3所传递的信息，可得出倾斜影像相对于传统垂直影像的特点如下。___图2-3同一地物区域5个不同视角的影像1)相对于传统垂直摄影，倾斜摄影可以获取地面同一地物更多视角的影像，从而得到该地物更为详尽的侧面纹理与三维结构信息。传统的航空摄影主要针对地形地物顶部进行摄影，只能获得其顶部纹理信息，而对高差差异剧烈的相邻地物难以获取其侧面、轮廓、三维几何结构等信息，不利于全方位的模型重建和场景感知[25K26]。2)相对于垂直摄影，倾斜摄影可以获取同一地物更多数量的影像，增大了影12
像匹配受限制于传感器的立体成像能力，以“单基线”的影像匹配为主，容易出现“病态解”，导致匹配的精度与可靠性较低，其原因如图2-4(a)所示。多视匹配利用覆盖同一地区的多个视角的影像，通过多视匹配模型获取“确定解”，大大提高影像匹配的精度与可靠性，其原因如图2-4(b)所示。图2-4形象地展示了多视匹配方法相对于传统单立体像对匹配的优势。B1 B1 B2 B3\——a\^ —上\— —ill—— —M A—\/// \ \ /7psV P(a)单立体匹配的“病态解” （b)多视匹配的“确定解”图2-4多视匹配单立体匹配的对比在图2-4中，B1、B2、B3为航空摄影中的相邻两个摄站之间的基线，A、A1、A2、A3为可能的同名像点，pi、p2、p3、p为影像中同名像点对应的地物点。目前，市场上主流的含有5镜头的倾斜数字航摄仪，按照常规（航向60%、旁向30%)方式进行航摄
【参考文献】
本文编号：2872641
【学位单位】：中国测绘科学研究院
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2014
【中图分类】：P231
【部分图文】：
交排列的5相机结构。航摄仪可同时获取下视、前视、后视、左视、右视的影像，具有多视立体覆盖的特点，满足测图、建模一体化。摄影示意如图2-2所示。? -rr- _-‘T| _ I广I伽 _ 'LI/氣/I' \/ ■ r f- ?/ .：；m4\右视图2-2倾斜航摄仪摄影示意倾斜摄影测量软件系统的发展相对落后，目前市面上只有国外的几家公司存在软件系统。这些软件系统分别是：美国Pictometry公司推出的IMctometry倾斜影像处理软件，能够较好地实现倾斜影像的定位量测、轮廓提取、纹理聚类等功能。法国Infoterra公司推出的新一代遥感影像自动化处理系统——像素工厂(PixelFactory)，其子系统Street Factory可以对倾斜影像进行精确的三维重建和快速的并行处理。SimActive公司的Correlator3D?软件同样能够进行倾斜影像的空三处理、DSM的生产，该软件充分利用了 GPU技术，人工智能技术及计算机视觉技术，在处理速度和自动化程度方面有很大提高。Icraros公司的IPS软件同样能进行倾斜影像的摄影测量处理，该软件的特色在于可以同时做有POS数据和无POS数据的空三处理。VisionMap公司的A3数字成图系统也能全自动完成倾斜影像的空三、快速建模，A3侧重于航空摄影测量领域
分析倾斜影像的特点，而是针对倾斜本身所展示的特性一一用户角度去分析的。图2-3展示同一建筑物所对应的5张倾斜影像，通过观察图2-3所传递的信息，可得出倾斜影像相对于传统垂直影像的特点如下。___图2-3同一地物区域5个不同视角的影像1)相对于传统垂直摄影，倾斜摄影可以获取地面同一地物更多视角的影像，从而得到该地物更为详尽的侧面纹理与三维结构信息。传统的航空摄影主要针对地形地物顶部进行摄影，只能获得其顶部纹理信息，而对高差差异剧烈的相邻地物难以获取其侧面、轮廓、三维几何结构等信息，不利于全方位的模型重建和场景感知[25K26]。2)相对于垂直摄影，倾斜摄影可以获取同一地物更多数量的影像，增大了影12
像匹配受限制于传感器的立体成像能力，以“单基线”的影像匹配为主，容易出现“病态解”，导致匹配的精度与可靠性较低，其原因如图2-4(a)所示。多视匹配利用覆盖同一地区的多个视角的影像，通过多视匹配模型获取“确定解”，大大提高影像匹配的精度与可靠性，其原因如图2-4(b)所示。图2-4形象地展示了多视匹配方法相对于传统单立体像对匹配的优势。B1 B1 B2 B3\——a\^ —上\— —ill—— —M A—\/// \ \ /7psV P(a)单立体匹配的“病态解” （b)多视匹配的“确定解”图2-4多视匹配单立体匹配的对比在图2-4中，B1、B2、B3为航空摄影中的相邻两个摄站之间的基线，A、A1、A2、A3为可能的同名像点，pi、p2、p3、p为影像中同名像点对应的地物点。目前，市场上主流的含有5镜头的倾斜数字航摄仪，按照常规（航向60%、旁向30%)方式进行航摄
【参考文献】
相关期刊论文 前1条
1 周金和;彭福堂;;一种有选择的图像灰度化方法[J];计算机工程;2006年20期
本文编号：2872641
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/dizhicehuilunwen/2872641.html
