多视角倾斜航空影像匹配技术研究

发布时间：2017-03-22 23:08

  本文关键词：多视角倾斜航空影像匹配技术研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：相比传统的单镜头摄影测量,多视角倾斜航空摄影测量从多个视角获取建筑物信息,有助于实现完整精细的三维重建,因而受到越来越广泛的重视。影像匹配是数字摄影测量的核心环节,其质量影响到影像相对定向、数字空中三角测量以及DSM产品的精度。本文就多视角倾斜影像成像特点、匹配约束、特征匹配、密集匹配等问题展开研究,主要工作和创新点如下:1.作为研究倾斜影像匹配的理论基础,探讨了倾斜影像数据结构及成像特点,对倾斜摄影成像几何关系进行解析。把金字塔多级匹配策略、单应约束、核线约束方法用于约束倾斜影像匹配,对比了单应约束与核线约束的约束精度。2.为补偿多视角倾斜影像间的几何畸变,提出倾斜影像等效下视纠正方法。实验表明经过等效下视纠正后的倾斜影像与相应下视影像间在整体上只存在尺度差异,且等效下视影像SIFT特征匹配比原始倾斜影像ASIFT匹配能取得更好的效果,证明等效下视纠正能在一定程度上补偿倾斜影像畸变。3.为定量衡量不同视角倾斜影像的倾斜程度,针对多视角倾斜影像设计绝对倾斜度和相对倾斜度的计算方法。通过实验研究了ASIFT特征匹配结果与倾斜度的关系,结果显示本文算法计算得到的多视角倾斜影像相对倾斜度与ASIFT匹配成功率成反比,证明相对倾斜度定义的合理性。4.提出一种下视影像与倾斜影像分层自适应密集匹配算法。对于不同视角的两张影像的匹配问题,利用单应约束、核线约束及基于不规则三角网的视差一致性约束,在灰度匹配前按照透视变换模型对影像变形进行局部纠正补偿。算法完全基于像方空间实现,不需要外方位元素参与,且充分考虑了重采样及坐标正反算的耗时问题。实验结果表明该算法能有效补偿不同视角倾斜影像间的几何畸变,实现可靠的逐像素密集匹配。5.针对不同视角各自连续影像的匹配问题,设计了不同的匹配算法。对连续前视影像的匹配,采用先等效下视纠正,再用局部尺度归一化方法消除尺度变形,最后直接采用灰度匹配;对视角旋转变形占主导的连续下视、连续左视或连续右视影像匹配,先对倾斜影像进行局部尺度归一化,再实施基于可靠连接点的近似核线纠正,最后对近似核线影像进行灰度匹配或半全局匹配。实验通过计算核线约束闭合差以及纠正得到的近似核线影像上下视差定量判定近似核线纠正效果,实验得到的匹配结果及点云效果表明该算法可以实现连续相邻影像的成功匹配。
【关键词】：多视角倾斜航空影像 特征匹配 密集匹配 匹配约束 影像倾斜度 局部尺度归一化 近似核线纠正 半全局匹配
【学位授予单位】：解放军信息工程大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TP391.41
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第一章 绪论9-15
• 1.1 研究背景与意义9-10
• 1.2 国内外研究现状10-13
• 1.2.1 局部不变特征匹配10-11
• 1.2.2 多视密集匹配研究现状11-13
• 1.3 论文的研究内容和结构安排13-15
• 第二章 倾斜影像特点与几何解析15-37
• 2.1 多视角倾斜航空摄影16-20
• 2.1.1 倾斜摄影数据结构16-17
• 2.1.2 倾斜影像特点及匹配难点17-20
• 2.2 倾斜影像几何解析20-25
• 2.2.1 摄影测量坐标系20-21
• 2.2.2 比例尺与定位精度21-23
• 2.2.3 基于倾斜影像的直接量测23-25
• 2.3 匹配策略与约束方法25-28
• 2.3.1 金字塔多级匹配策略25
• 2.3.2 单应约束25-26
• 2.3.3 核线几何约束26-28
• 2.4 实验与分析28-35
• 2.4.1 实验 1：倾斜影像等效下视纠正实验28-31
• 2.4.2 实验 2：单应约束与核线约束精度对比31-35
• 2.5 本章小结35-37
• 第三章 特征匹配与影像倾斜度37-58
• 3.1 特征提取算子37-43
• 3.1.1 Harris算子37-40
• 3.1.2 SIFT算子40-41
• 3.1.3 SURF算子41-43
• 3.2 等效下视影像特征匹配43-44
• 3.3 ASIFT与影像倾斜度44-48
• 3.3.1 ASIFT算法44-46
• 3.3.2 绝对倾斜度与相对倾斜度46-48
• 3.4 实验与分析48-56
• 3.4.1 实验 1：特征提取算子可重复性对比实验48-52
• 3.4.2 实验 2：ASIFT特征匹配与倾斜度的关系52-54
• 3.4.3 实验 3：SIFT等效下视匹配与ASIFT对比实验54-56
• 3.5 本章小结56-58
• 第四章 倾斜影像逐层自适应密集匹配58-70
• 4.1 逐层优化的匹配策略58-60
• 4.1.1 算法整体设计58-59
• 4.1.2 同名点坐标传递59-60
• 4.2 原始层匹配60-63
• 4.2.1 特征点筛选策略60-61
• 4.2.2 不规则三角网约束61-62
• 4.2.3 逐像素搜索策略62
• 4.2.4 原始层密集匹配流程62-63
• 4.3 实验与分析63-69
• 4.4 本章小结69-70
• 第五章 同视角连续影像密集匹配70-90
• 5.1 同视角倾斜影像变形分析70-71
• 5.2 局部尺度归一化71-73
• 5.3 基于近似核线纠正的半全局匹配73-79
• 5.3.1 基于可靠连接点的近似核线纠正74-75
• 5.3.2 半全局匹配75-79
• 5.4 实验与分析79-89
• 5.4.1 连续前视影像匹配实验79-82
• 5.4.2 视角旋转影像匹配实验82-89
• 5.5 本章小结89-90
• 第六章 总结与展望90-92
• 6.1 本文研究工作的总结90
• 6.2 对今后研究工作的展望90-92
• 致谢92-93
• 参考文献93-98
• 作者简历98

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

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  本文关键词：多视角倾斜航空影像匹配技术研究，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：262402