基于多角度的多视影像真正射影像生成技术研究

摘要

数字正射影像(DOM)消除了地形起伏和相机姿态的影响，具有空间地物信息直观、全面等特点，能够作为地图进行精确量测。数码技术和传感器技术的发展，促进了正射影像在城市规划、GIS等领域的应用。但是，数字正射影像仍旧存在许多问题，几何方面的问题主要表现在人工建筑物倾斜，建筑物重影以及空间地物缺失等。由于DOM制作时并未考虑这些问题，因此正射影像纠正的准确性和完整性受到影响。如将全息矢量地图数据与正射影像进行叠加，会出现建筑物被道路矢量线横穿以及建筑物、道路等矢量轮廓与其自身产生错位无法叠合等问题，影响其作为底图的视觉分析功能。这些问题产生的关键原因是建筑物与空间地物之间存在遮挡关系。由于传统正射影像应用面临的这些问题，真正射影像作为新的影像地图产品应运而生。真正射影像可以同时消除地形和重要空间地物目标投影的变形，保持了直视角度的地表景观，影像色彩均匀，充分发挥了正射影像应有的功能，解决了城市大比例尺正射影像阴影与高大建筑物对附近地表信息的遮挡等问题。由于真正射影像制作过程中最为关键的技术是遮蔽区域的检测，不同的真正射影像制作技术的差异取决于遮蔽检测方法，因此，大量学者将研究重点集中在遮挡检测上。目前主要是利用数字建筑模型的方法和数字表面模型的方法进行遮挡检测。
　　本研究主要内容包括：⑴将获取的多角度的多视影像进行数据预处理，快速准确获取多视影像上的同名点坐标，进而空三加密得到地物的三维信息，实现规则与不规则建筑物几何模型快速提取，完成数字城市三维模型重建。其次，针对正射影像几何方面存在的问题，利用已获取的建筑物矢量数据，将遮挡区域的检测及遮蔽区域的补偿作为主要内容进行真正射影像的几何纠正，进而分析和研究真正射影像的制作，最后进行色彩一致性处理和影像的镶嵌得到准确的真正射影像。⑵由于Z-buffer方法已被证明在检测和处理多角度的多视影像的遮蔽区域是有效的，基于此，利用已有匹配获得的数字表面模型进行遮蔽区域检测，实现对遮蔽区域的完整标记，通过标记结果进行遮蔽区域的纹理补偿工作，最后是色彩一致性处理以及影像的镶嵌，至此，视觉上准确和美观的真正射影像制作完成。⑶对于真正射影像制作中遮蔽区域的信息补偿，主要是利用相邻航空影像上的可见区域，选择最优像素来补偿遮蔽区域的信息缺失，在此基础上进行后续的色彩一致性处理和影像的镶嵌。

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1 绪论

1.1 研究背景及意义

1.2 国内外研究现状

1.3 研究的主要内容及结构安排

2 基于数字城市三维模型的真正射影像生成技术

2.1 真正射影像研究技术路线

2.2 真正射纠正数据预处理过程

2.3 基于DBM的遮挡检测算法

2.4 纹理填补

2.5 其他研究内容

2.6 本章小结

3 基于DSM的真正射影像生成技术

3.1 真正射影像研究技术路线

3.2 数字表面模型

3.3 基于DSM遮蔽区域检测

3.4 遮蔽区域信息补偿

3.5 色彩一致性处理

3.6 真正射影像的镶嵌

3.7 本章小结

4 实验与分析

4.1 基于DBM的真正射影像生成实验

4.2 基于DSM的真正射影像生成实验

4.3 影响真正射几何纠正精度的因素

4.4 本章小结

5 总结与展望

5.1 总结

5.2 待进一步解决与研究的问题

致谢

参考文献

攻读硕士期间的研究成果