POS数据辅助的多角度影像自动空三转点方法

摘要

在快速发展的今天，地表形态变化频繁以及各种自然灾害频发，如何做到快速的地理空间数据更新以及应急响应变得尤为重要。顺应发展的需要，传统的摄影测量发展到今天出现了三个较为重大的新进展即:无人机低空遥感平台、倾斜航空摄影测量以及POS辅助的航空摄影测量。本文统筹无人机低空影像以及航空倾斜影像为多角度影像，在分析多角度影像的优点及其给自动空三转点所带来的挑战的基础上，再结合POS数据所提供的初始外方位元素以及初始信息，以此实现多角度影像快速且全自动的空三转点。为此，论文主要开展了以下几个方面的研究:
　　1.影像间的初始关系计算是实现全自动化特征匹配的基础，为此针对规则航带影像，本文进行了航带自动恢复方法的研究，而针对倾斜影像，则利用POS数据以及地形信息来计算影像间的关系，以获取影像的重叠度信息，便于后续的连接点自动匹配，在此基础上实现多角度影像的全自动特征提取与匹配。
　　2.针对多角度影像存在的大倾角、尺度差异以及几何变形，本文探讨了如何结合计算机视觉中的相关理论与算法来实现多角度影像的自动空三转点。并且对SIFT、SURF、MSER、ORB四种典型的特征提取算子在航空倾斜影像空三转点中的定向性能进行了定量分析比较，为后续的转点提供依据。为了定量分析倾斜航空影像空三转点的定向性能，提出三种具有针对性的指标。
　　3.在以上比较研究工作的基础上，本文提出了一种基于POS数据纠正的SIFT特征匹配方法，减少了航空倾斜影像间的大倾角、大尺度差异以及较大的几何变形的影响，从而取得更好的转点结果。
　　4.本文提出的多角度影像转点方法采用Visual C++予以实现，并开发了原型系统，采用实际的无人机影像和航空倾斜影像进行了实验，结果表明本文中的方法具有可信性。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 研究背景和意义

1．2 国内外研究现状

1．2．1 无人飞行器低空摄影测量发展及研究现状

1．2．2 倾斜航空摄影测量发展及研究现状

1．2．3 POS辅助的航空摄影测量发展及研究现状

1．3 论文的主要研究内容

1．4 论文的结构框架

2 基于POS数据的多角度影像关系恢复

2．1 引言

2．2 基于POS数据的规则航带自动恢复

2．3 基于POS数据的航空倾斜影像位置估算

2．4 基于POS数据的航空倾斜影像位置估算实验

2．5 小结

3 多角度影像自动空三转点

3．1 引言

3．2 多角度影像自动空三转点

3．2．1 多角度影像全自动空三转点过程综述

3．2．2 POS辅助的多角度影像全自动特征提取与匹配

3．2．3 误匹配和粗差的剔除

3．2．4 五点法相对定向

3．2．5 基于后方交会的多角度影像自由网全自动构建

3．3 面向倾斜影像自动空三转点的特征匹配方法比较

3．3．1 尺度与旋转不变特征提取算子

3．3．2 航空倾斜影像自动空三转点的评价指标

3．4 基于平面预纠正的倾斜影像高精度转点方法

3．5 实验与讨论

3．5．1 规则航带影像自动空三转点实验

3．5．2 面向倾斜影像转点的特征匹配方法比较

3．5．3 基于平面预纠正的倾斜影像转点实验

3．6 小结

4 原型系统及实验

4．1 原型系统开发

4．2 无人机影像转点实验与分析

4．2．1 测区概况

4．2．2 实验数据

4．2．3 实验结果以及分析

4．3 航空倾斜影像转点实验与分析

4．3．1 测区概况以及实验数据描述

4．3．2 实验结果以及分析

5 总结与展望

5．1 主要工作总结

5．2 研究展望

参考文献

攻读学位期间主要参与项目及研究成果

致谢