基于三角网和MSLD描述子的航空影像直线段匹配方法

摘要

随着航空数字影像和卫星遥感影像的大量获取，数字摄影测量被广泛的应用于从影像中获取三维空间目标的属性信息。正是因为这种对数字影像和三维信息的大量应用需求，数字摄影测量技术的高效化、自动化、可靠性等问题越来越受到关注。影像匹配作为数字摄影测量领域中的重要一环，是计算机视觉、数字图像处理等学科的研究热点，成为世界学者所共同关注的学术难题。相较于点特征，直线特征在影像中含有更加丰富的灰度、纹理等信息，因此，线特征成为目前影像匹配技术中重要的匹配基元。本文重点研究直线特征匹配，提出了三角网和MSLD描述子的航空影像直线特征匹配方法，并从直线的提取入手，通过对三种经典直线提取算法进行实验，选取LSD直线提取算法提取影像中的直线信息，然后通过三角网约束，核线约束和MSLD描述子对直线进行匹配，取得良好的匹配结果。主要研究内容及取得的成果如下:
　　在直线提取方面，对现有的直线提取算法进行分析总结，介绍Hough变换直线提取算法、Freeman链码直线提取算法和LSD直线提取算法三种方法，对三种算法的实验结果进行比较分析，总结算法的优缺点，并最终选取LSD直线提取算法作为文章的直线提取方法，该算法的优点为运行速度快，耗时少，精度高，不易发生直线断裂。
　　在直线匹配方面，提出了三角网约束和MSLD描述子的航空影像直线特征匹配方法。该方法在SIFT匹配获取同名点和LSD直线提取结果的基础上，首先利用同名点构建的左右影像上同名三角网约束直线匹配的搜索范围;再利用核线约束确定待匹配直线和候选直线的重叠部分，以此建立左右影像上直线支持区;最后根据MSLD直线描述符对直线进行约束，确定同名直线。
　　在实验分析方面，对不同传感器拍摄的航空数字影像进行实验，并对结果进行分析。实验结果表明，该方法具有一定的适应性，能获取高精度的直线匹配结果。

目录

声明

致谢

摘要

1 绪论

1．1 研究背景与意义

1．2 国内外研究现状

1．2．1 直线提取的研究现状

1．2．2 直线匹配的研究现状

1．3 本文研究内容与结构

1．3．1 论文研究内容

1．3．2 论文结构

2 直线特征提取算法

2．1 直线提取方法综述

2．2 Hough变换直线提取算法

2．2．1 Hough变换基本原理

2．2．2 Hough变换直线提取实验

2．2．3 传统Hough变换在实际应用中的问题

2．3 基于链码的直线提取算法

2．3．1 链码跟踪

2．3．2 链码分裂

2．3．3 Freeman链码直线提取实验

2．4 LSD直线特征提取算法

2．4．1 直线支撑区域的提取

2．4．2 直线支撑域的矩形近似与验证

2．4．3 LSD直线提取实验

2．5 实验结果对比与分析

2．6 本章小结

3 基于三角网和MSLD描述子的直线匹配

3．1 SIFT点匹配

3．1．1 尺度空间关键点检测

3．1．2 关键点的精确定位

3．1．3 关键点方向的确定

3．1．4 构造特征点描述子

3．1．5 特征点匹配

3．2 三角网约束

3．2．1 构建三角网

3．2．2 线特征与三角网拓扑关系

3．3 核线约束

3．3．1 核线理论

3．3．2 核线约束确定直线同名端点

3．4 基于直线描述符的直线特征匹配

3．4．1 直线像素支持区(PSR)

3．4．2 MSLD描述子

3．4．3 MSLD描述子匹配条件

3．5 本章小结

4 直线匹配实验分析

4．1 初始同名点获取

4．2 三角网和MSLD描述子的直线匹配

4．2．1 三角网约束

4．2．2 MSLD描述子匹配

4．3 相似性约束匹配

4．4 对比实验

4．5 本章小结

5 总结与展望

5．1 总结

5．2 展望

参考文献

作者简历

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