基于像方特征点的多视影像最小二乘匹配

摘要

本文是以航空、航天遥感测绘自动化、智能化以及规模化进程为背景的,围绕着多视影像匹配的理论和方法,系统深入的研究了航空数码影像的多视匹配策略、物方多视匹配模型和不同约束条件下的最小二乘影像匹配模型,取得了一定的进展。针对UCD多视影像进行全面的理论验证实验和应用研究,主要的研究内容包括:(1)针对数字航摄相机UCD影像,选择了三种特征点提取算子(Moravec算子、Forstner算子、Harris算子)作为数据处理基础。研究了影像匹配参数策略、匹配方法策略和匹配检查与优化策略的原理及应用。影像匹配时选择适合影像匹配模型的匹配策略或将不同的匹配策略结合使用可以有效的提高匹配成功率和可靠性,减少误匹配和漏匹配的同名点。(2)分析比较了两种多视匹配模型几何约束互相关法(GC3)模型和改进的铅垂线轨迹法(MVLL)模型的异同点和优缺点,并通过实验(matlab平台)进行了具体的验证分析。多视匹配模型可以综合多张的影像信息,减小信息盲区,避免相似特征的误匹配问题,还可以有效地减少由于遮挡、重复纹理等带来的一系列问题。(3)研究了单点和核线约束的最小二乘影像匹配、共线条件约束的多视最小二乘匹配及其精度理论,且通过应用VC6.0平台实现了这几种最小二乘匹配。利用物方匹配模型的匹配结果结合共线方程约束进行了单点多片的最小二乘匹配,验证了结合合理的匹配策略和方法的最小二乘优化可以将匹配精度达到1/10000精度的思想;然后,根据对不同的匹配策略的选择和结合使用(如将相关测度策略和金字塔策略结合、相关系数策略和自适应窗口策略结合等)来寻找更加适合于实验影像的最小二乘优化策略。通过比较分析得出结论:金字塔、视差和共线方程共同约束下的最小二乘匹配精度更高,可靠性、鲁棒性及稳定性更好。

目录

致谢

摘要

Abstract

1 绪论

1.1 选题背景与研究意义

1.2 国内外研究现状

1.3 论文的主要内容及结构

2 影像获取与影像特征点提取

2.1 航空摄影技术概述

2.2 数字航摄相机 UCD

2.2.1 相机的构成与技术参数

2.2.2 拍摄方式及过程

2.3 影像特征点提取

2.3.1 Moravec 算子

2.3.2 Forstner 算子

2.3.3 Harris 算子

2.3.4 对比分析

3 影像匹配策略

3.1 影像匹配策略概述

3.2 影像匹配参数策略

3.2.1 相关测度策略

3.2.2 金字塔影像匹配策略

3.3 影像匹配方法策略

3.3.1 爬山法搜索策略

3.3.2 相关窗口变换策略

3.3.3 自适应窗口变换策略

3.3.4 基于特征引导的视差格网补偿策略

3.4 影像匹配检查与优化策略

3.4.1 反向匹配检查策略

3.4.2 概率松弛法整体匹配策略

3.5 实验与分析

3.6 本章小结

4 基于特征点多视影像的物方匹配

4.1 多视影像匹配概述

4.2 几何约束互相关方法的原理（GC3）

4.3 铅垂线轨迹法（VLL）

4.3.1 铅垂线轨迹法（VLL）原理

4.3.2 改进的铅垂线轨迹法（MVLL）原理

4.4 实验与分析

4.5 本章小结

5 多视影像最小二乘匹配

5.1 最小二乘匹配理论介绍

5.1.1 单点最小二乘影像匹配算法

5.1.2 核线约束的最小二乘影像匹配

5.1.3 共线条件约束的多视最小二乘匹配

5.2 最小二乘匹配精度

5.3 实验与分析

5.5 本章小结

6 总结与展望

6.1 总结

6.2 展望

参考文献

作者简历

学位论文数据集