收藏本站
《武汉大学》 2009年
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

特殊航空影像自动匹配的关键技术研究

明洋  
【摘要】:数字摄影测量技术正被广泛地应用于从二维数字影像提取三维空间目标的几何信息、辐射信息和语义信息中。随着海量遥感影像数据的日益增加和对三维空间信息不断增长的应用需求,对数字摄影测量技术的全自动化、高效率和高可靠性要求越来越迫切。影像匹配作为数字摄影测量中的一项关键技术,一直是摄影测量与遥感、计算机视觉等领域的研究热点。 近年来,由于航空数字传感器的广泛使用,获取大重叠度航空影像越来越容易,一个物方点可同时成像于15张甚至更多影像上,如何可靠、准确地将影像上的同名像点匹配出来,已成为当前航空摄影测量的一个亟待解决的问题。此外,随着低空摄影测量技术的发展和常规航空摄影中利用数码相机航摄的增多,常常使相邻影像产生较大的旋偏角,开展对大旋转角度航空影像匹配方法的研究迫在眉睫。再者,航空遥感使用机载高精度定位测姿系统(POS系统),在获取航空遥感影像的同时直接测定影像的外方位元素,可实现直接传感器定向。如何利用POS数据辅助地形测量困难地区(如重复纹理区域影像)的影像匹配,也是一个普遍关注的问题。 针对当今航空摄影测量发展给影像匹配带来的新问题,本文主要研究了特殊航空遥感影像的匹配方法,着重探索了大重叠度、大旋转角航空影像的匹配以及POS辅助的重复纹理区域影像的匹配策略,对其中的关键技术问题和实施细节进行了较为系统深入的试验研究。论文的研究工作和创新性主要体现在以下几个方面: 1)研究了大重叠度航空遥感影像连接点的精确匹配方法 大重叠度航空遥感影像的连接点不仅可以增加同名光线的交会角,而且可以为区域网平差提供较多的冗余观测值,增强区域网的几何强度。本文针对现有自动空中三角测量转点方法的不足,提出了一种简单易行的像方匹配—自由网平差—物方匹配的策略。该方法充分发挥像方匹配和物方匹配的优势,首先通过像方匹配和自由网平差获得较准确的影像外方位元素,为物方影像匹配提供初始值;然后引入共线几何约束条件,使基于物方多片最小二乘影像匹配可以灵活地顾及影像外方位元素的误差;最终实现多张影像的整体匹配,以提高自动转点的可靠性和成功率。经对某地区一组大重叠航空数码影像的试验,证实了方法的有效性。结果表明,利用所提出的方法可以成功地匹配出大重叠度影像的航带连接点,能满足摄影测量区域网平差的自动转点要求,并显著提高了加密点的高程精度。 2)研究了综合利用像方和物方信息的多张影像同时匹配策略 基于立体影像匹配的方法,由于没有多余观测,仅利用核线约束条件无法完全剔除错误匹配点。而对于大重叠度航空遥感影像,一个物点能同时构像于多张影像上,为摄影测量数据处理提供了大量的冗余信息。本文提出了一种综合利用像方和物方信息的多影像匹配方法,先利用像方匹配结果来精化物方信息,再由物方信息反过来引导和约束所有影像的匹配,通过物方和像方信息的交替使用,有效提高了影像匹配的成功率和可靠性。经对某地区一组大重叠度航空数码影像的试验,证实了方法的有效性。将其应用于自动生成DSM的密集点匹配,能显著改善DSM的质量。 3)研究了大旋转角航空遥感影像的匹配方法 基于相关系数的金字塔影像匹配方法,当影像间的旋转角较大时,自动影像匹配往往无法获得满意的匹配结果。本文提出了一种基于SIFT特征匹配旋转补偿的航空影像匹配方法。通过SIFT特征匹配估计出影像间的旋转角度,对后继的基于相关系数的金字塔影像匹配方法做相应的旋转补偿,可实现大旋转角度航空遥感影像的自动匹配。经对某地区一组大旋转角航空数码影像的试验,验证了方法的有效性。 4)研究了POS辅助的影像匹配方法 由POS系统获得的影像外方位元素精度并不是很高,对于高精度对地目标定位仍然需要进行摄影测量区域网平差。本文研究了一种POS辅助重复纹理地区影像空中三角测量自动转点的方法。利用POS数据预测待匹配点的初始位置,通过利用POS数据生成的核线约束条件来减少影像搜索范围,降低了影像相关出现多峰值的概率,从而提高重复纹理区影像匹配的成功率。而且,将POS数据引入自动空中三角测量中,可以免除传统航带间影像转点需要构建自由航带网、人工选取航带间偏移点、建立航带间近似空间变换关系等繁琐步骤。经对某区域一组航空遥感影像的试验,证实了方法的有效性,并明显提高了航带间转点的效率和可靠性。 基于上述的各种影像匹配方法,笔者将其应用于空中三角测量自动影像量测和自动生成DSM中,在Windows环境下用Visual C++语言开发了相应的影像自动量测试验原型系统,并成功应用于多个国家基础航空摄影项目的数据处理中,取得了很好的试验结果。
【学位授予单位】:武汉大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2009
【分类号】:TP391.41

【引证文献】
中国期刊全文数据库 前1条
1 周军元;戴腾;牛建军;肖亚卓;;基于POS影像数据的成图方法及精度研究[J];测绘地理信息;2013年03期
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 李国胜;双成像云底高测量的理论与方法研究[D];中国矿业大学;2011年
中国硕士学位论文全文数据库 前1条
1 王凤;基于无人飞行器航测影像区域网平差及DEM自动生成[D];北京建筑工程学院;2012年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 李海超;张广军;;一种基于角点引导的快速立体边缘匹配方法[J];北京航空航天大学学报;2007年05期
2 张祖勋;航空数码相机及其有关问题[J];测绘工程;2004年04期
3 郑肇葆;数字影像匹配的动态规划方法[J];测绘学报;1989年02期
4 ;Image Relaxation Matching Based on Feature Points for DSM Generation[J];Geo-Spatial Information Science;2004年04期
5 詹总谦,张祖勋,郑顺义,季铮;基于多基线立体匹配技术的三维重建[J];地理空间信息;2004年06期
6 徐建斌,洪文,吴一戎;一种基于Zernike矩和稳态遗传算法的遥感图像匹配方法[J];电子与信息学报;2005年06期
7 李秀智;张广军;;一种基于边缘线的三目立体匹配方法[J];光电工程;2007年02期
8 邱振戈;影像匹配算法模型[J];测绘学院学报;2000年02期
9 刘正东,孙权森,杨静宇;基于特征约束及区域相关的体视匹配方法[J];计算机工程与应用;2003年34期
10 华顺刚;曾令宜;;一种基于角点检测的图像密集匹配算法[J];计算机工程与设计;2007年05期
中国博士学位论文全文数据库 前2条
1 赵杰;数字地形模拟—地形数据获取与数字地形分析研究[D];武汉大学;2004年
2 江万寿;航空影像多视匹配与规则建筑物自动提取方法研究[D];武汉大学;2004年
中国硕士学位论文全文数据库 前4条
1 窦慧丽;基于Delaunay三角剖分的指纹匹配算法[D];吉林大学;2004年
2 王志和;近景树木的三维可视化重建[D];武汉大学;2005年
3 许骥;POS数据辅助立体影像自动量测[D];武汉大学;2005年
4 谢酬;基于已知影像的航摄影像定向方法与实践[D];武汉大学;2005年
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 陈小荣;雷劲松;卢学松;罗文霞;;高层建筑沉降观测数据处理与分析新方法[J];四川建筑科学研究;2009年03期
2 马广恩;石若明;朱凌;童君;;由结构光扫描重建老北京城三维模型的实验设计[J];安徽电子信息职业技术学院学报;2011年03期
3 韩强;;基于广义Hough变换的手写文档整词定位[J];安徽电子信息职业技术学院学报;2011年05期
4 傅长刚;;小比例尺数码航摄资料在城市规划中的应用[J];安徽地质;2009年03期
5 苗艳妮;;数字城市正射影像底图生产方法探讨[J];安徽地质;2011年03期
6 葛西旺;;一种精确的图像拼接方法[J];安徽建筑工业学院学报(自然科学版);2007年01期
7 朱明;;基于GPS测量像控点的精度分析[J];安徽建筑工业学院学报(自然科学版);2009年04期
8 周利利;王崇倡;王涛;;DOM制作过程中存在若干问题的处理方法[J];安徽建筑工业学院学报(自然科学版);2011年05期
9 靳祥升;王琴;;地面立体摄影测量技术在水土流失监测中的应用[J];安徽农业科学;2006年10期
10 周海波;冯学智;;历史地图扫描数据误差分析及纠正[J];安徽农业科学;2009年08期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 刘善磊;张亮;;基于相位相关和SURF算法的关键帧实时匹配研究[A];江苏省测绘学会2011年学术年会论文集[C];2011年
2 王彦敏;;江苏省1:5万正射影像快速更新[A];江苏省测绘学会2011年学术年会论文集[C];2011年
3 董翠珠;蒋淼;;利用数字影像DMC快速制作DOM方案[A];江苏省测绘学会2011年学术年会论文集[C];2011年
4 隋树林;孙立宏;姚文龙;袁健;;融合改进UKF/SIFT信息的自主光学导航方法[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
5 汪力;叶桦;夏良正;;利用特征点定位嘴巴[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
6 季铮;张剑清;詹总谦;;基于特征不变量的目标识别定位方法研究[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
7 ;Loop-closing By Using SIFT Features for Mobile Robots[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
8 周凯;范瑞霞;李位星;;一种基于SIFT的MeanShift-粒子滤波融合跟踪算法[A];第二十九届中国控制会议论文集[C];2010年
9 ;Rapid Target Recognition and Tracking under Large Scale Variation Using Semi-Naive Bayesian[A];第二十九届中国控制会议论文集[C];2010年
10 ;A High-level Image Sequence Fusion Algorithm for Human Detection[A];第二十九届中国控制会议论文集[C];2010年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 王玉全;基于全景视觉的移动机器人同时定位与地图创建方法研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
2 梁洪;基于内容的医学图像检索及语义建模关键技术研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
3 任桢;图像分类任务的关键技术研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
4 孔凡芝;引线键合视觉检测关键技术研究[D];哈尔滨工程大学;2009年
5 王作为;具有认知能力的智能机器人行为学习方法研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
6 肖洁;视觉注意模型及其在目标感知中的应用研究[D];华中科技大学;2010年
7 朱清波;序列图像三维重建方法研究[D];华中科技大学;2010年
8 莫堃;基于隐式函数的曲面重构方法及其应用[D];华中科技大学;2010年
9 田文;多视图图像的快速三维场景重建[D];华中科技大学;2010年
10 涂虬;智能视觉监视中目标检测与跟踪算法研究[D];华中科技大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 宋抗;压缩机活塞圆度误差数字检测系统研究[D];河南理工大学;2010年
2 王宏涛;精密单点定位技术在GPS辅助空中三角测量中的应用研究[D];河南理工大学;2010年
3 陈忠翔;基于立体视觉的三维重建方法研究[D];南昌航空大学;2010年
4 王晶;数字摄影技术在矿山提升设备变形监测中的应用研究[D];山东科技大学;2010年
5 雒燕飞;地质灾害应急地理信息数据库设计及其应用[D];山东科技大学;2010年
6 唐红梅;基于辐射与空间信息的遥感图像检索[D];山东科技大学;2010年
7 倪希亮;基于尺度不变特征的多源遥感影像配准[D];山东科技大学;2010年
8 解斐斐;UAV城市高质量DOM制作方法研究[D];山东科技大学;2010年
9 贾伟洁;SAR影像与光学影像配准研究[D];山东科技大学;2010年
10 郑莉;DSP在集装箱加强板焊接定位系统中的应用[D];山东科技大学;2010年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 刘焕敏;王华;段慧芬;;一种改进的SIFT双向匹配算法[J];兵工自动化;2009年06期
2 许磊;王留召;余洁;王丽;;一种新型的数码相机室内检校场的建立方法[J];北京测绘;2008年02期
3 刘毅;;基于一致性随机采样的图像特征匹配鲁棒确认[J];重庆邮电大学学报(自然科学版);2010年03期
4 赵伶俐;朱建军;刘帅;李俊生;傅锦伟;;直线特征标志子像素级定位方法的研究[J];测绘工程;2009年02期
5 崔红霞,孙杰,林宗坚,储美华;非量测数码相机的畸变差检测研究[J];测绘科学;2005年01期
6 范承啸;韩俊;熊志军;赵毅;;无人机遥感技术现状与应用[J];测绘科学;2009年05期
7 李国胜;林宗坚;任超锋;彭晓东;;相机检校中标志点的自动提取[J];测绘科学;2010年06期
8 付建红;吴珍丽;;利用POS数据进行像点坐标粗差检测[J];测绘科学;2011年05期
9 冯文灏;关于近景摄影机检校的几个问题[J];测绘通报;2000年10期
10 张建霞;王留召;蒋金豹;;基于数字影像的低空摄影测量研究[J];测绘通报;2006年12期
中国重要会议论文全文数据库 前4条
1 ;用风廓线雷达的信噪比资料来进行云底高度的判定[A];中国气象学会2007年年会气象综合探测技术分会场论文集[C];2007年
2 苏涛;黄兴玉;方文贵;高仲辉;;SCRMP型毫米波测云雷达探测性能与应用浅析[A];第26届中国气象学会年会航空与航天气象技术交流会分会场论文集[C];2009年
3 仲凌志;刘黎平;葛润生;周秀骥;;毫米波测云雷达(HMBQ)在国内的研究应用介绍[A];第27届中国气象学会年会雷达技术开发与应用分会场论文集[C];2010年
4 王利强;郝莹;;一种基于Forstner算子的角点检测改进算法[A];第十四届全国图象图形学学术会议论文集[C];2008年
中国博士学位论文全文数据库 前5条
1 霍娟;地基全天空成像系统云与气溶胶参数反演及其应用研究[D];中国科学院研究生院(大气物理研究所);2007年
2 仲凌志;毫米波测云雷达系统的定标和探测能力分析及其在反演云微物理参数中的初步研究[D];中国气象科学研究院;2009年
3 戚巽骏;数字成像系统的光学低通滤波理论及应用研究[D];浙江大学;2009年
4 周颖慧;基于CCD图像传感原理的温度监测方法及应用研究[D];燕山大学;2010年
5 张闻文;基于噪声特性的电子倍增CCD最佳工作模式研究[D];南京理工大学;2009年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 吴庆双;基于空间后方交会的三维坐标测量方法研究[D];武汉大学;2005年
2 佘彦杰;基于多幅图像序列的三维重建[D];吉林大学;2006年
3 穆菁清;一体化球型摄像机控制系统的设计及实现[D];南京理工大学;2007年
4 段炼;航空区域数值天气预报业务系统的研究[D];四川大学;2006年
5 姜丽凤;全景图拼接关键技术的研究[D];山东理工大学;2008年
6 张秀平;基于近景摄影测量的植物生长量量测方法研究[D];中南大学;2008年
7 王成亮;基于普通数码影像的近景摄影测量技术研究与应用[D];中南大学;2006年
8 任广振;基于ARM的嵌入式高速智能球机的设计与开发[D];南京林业大学;2009年
9 谭燕;基于非量测数码相机的近景摄影测量技术研究[D];中南大学;2009年
10 徐柳华;无人飞行器影像处理研究及其实现[D];中南大学;2009年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 耿茵茵,唐良瑞;指纹图像分级分割算法[J];北方工业大学学报;2000年03期
2 谢元礼;试论数字摄影测量空三加密的应用及精度[J];北京测绘;1998年03期
3 向登宁,邓文怡,燕必希,董明利,吕乃光;利用极线约束方法实现图像特征点的匹配[J];北京机械工业学院学报;2002年04期
4 管业鹏,顾伟康;基于双目视觉的基准差梯度立体匹配法[J];传感技术学报;2004年01期
5 谭仁春,江文萍,杜清运;三维GIS中建筑物的若干问题探讨[J];测绘工程;2003年01期
6 张祖勋,张剑清;数字摄影测量的发展、思考与对策[J];测绘软科学研究;1999年02期
7 张祖勋;数字摄影测量的发展与展望[J];地理信息世界;2004年03期
8 李德仁,周月琴;空间测图:现状与未来[J];测绘通报;2000年01期
9 孙敏,陈军;3维城市模型的数据获取方法评述[J];测绘通报;2000年11期
10 ;数字摄影测量学的发展及应用[J];测绘通报;1997年06期
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 邵振峰;基于航空立体影像对的人工目标三维提取与重建[D];武汉大学;2004年
中国硕士学位论文全文数据库 前1条
1 王锋堂;地球重力场模型(EGM96)三维可视化[D];首都师范大学;2004年
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 刘少创,林宗坚;航空遥感影像中道路的半自动提取[J];武汉测绘科技大学学报;1996年03期
2 叶勤;徐秋红;谢惠洪;;城市航空影像中基于颜色恒常性的阴影消除[J];光电子.激光;2010年11期
3 段继河;卢凌;王虹;;航空影像的几何校正研究与实现[J];武汉理工大学学报(交通科学与工程版);2008年03期
4 张辉辉;王孝通;徐晓刚;徐冠雷;;航空影像去运动模糊研究[J];计算机工程与应用;2010年33期
5 汪荣贵,张佑生,高隽,彭青松;房屋的三维几何特征在航空影像中的投影性质[J];工程图学学报;2005年01期
6 虞欣;;多级Bayesian Network的影像纹理分类方法[J];测绘科技情报;2005年04期
7 陈军,陆惠文,关泽群,詹庆明,郑志霄;利用多时相航空影像分析随州城市变迁状况[J];遥感学报;1987年04期
8 金逸民;利用彩红外航空影像测量测树因子的研究[J];遥感信息;1998年01期
9 廖学军,张赢;一种无精确地面控制点的航空影像处理方案[J];装备指挥技术学院学报;2004年03期
10 邓非;徐国杰;冯晨;管海燕;;LiDAR数据与航空影像结合的建筑物重建[J];测绘信息与工程;2010年01期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 唐亮;黄建军;;航空影像中道路、房屋的自动提取[A];信号与信息处理技术——第一届信号与信息处理联合学术会议论文集[C];2002年
2 李兵;郑宏;;基于约简特征集的航空影像目标识别方法[A];《大地测量与地球动力学进展》论文集[C];2004年
3 ;应用于航空影像的一种新的灰度投影图像拼接算法[A];第三届全国数字成像技术及相关材料发展与应用学术研讨会论文摘要集[C];2004年
4 宋树军;;同比例尺不同相机航空影像像对单一相机成图精度分析[A];广东省测绘学会第九次会员代表大会暨学术交流会论文集[C];2010年
5 严荣华;李京伟;朱武;廖安平;;历史航空影像数字化与建库技术初探[A];中国地理信息系统协会第三次代表大会暨第七届年会论文集[C];2003年
6 杨瑞霞;郭仰山;王超;张宁;;利用航空影像对商丘地区独特人工沟渠遗迹的初步研究[A];第十四届全国遥感技术学术交流会论文摘要集[C];2003年
7 汪荣贵;张佑生;高隽;彭青松;;房屋的三维几何特征在航空影象中的投影性质[A];全国第13届计算机辅助设计与图形学(CAD/CG)学术会议论文集[C];2004年
8 黄建军;唐亮;谢维信;谢兴灿;;基于对称边缘方向直方图自动提取主要道路[A];信号与信息处理技术第三届信号与信息处理全国联合学术会议论文集[C];2004年
9 赵红颖;晏磊;;无人机遥感影像的特点与影像处理的关键技术[A];第十五届全国遥感技术学术交流会论文摘要集[C];2005年
10 谷锦平;薛萍;樊向兰;;航空影像和QuickBird卫星影像相结合成图方法探讨[A];中国测绘学会九届四次理事会暨2008年学术年会论文集[C];2008年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 记者 丁全利;测绘无人机航空影像用于舟曲灾情评估[N];中国国土资源报;2010年
2 本报记者 许泳;企业买单655个城市将获航空影像[N];计算机世界;2009年
3 记者 李世京;航空影像数据库开始研建[N];中国测绘报;2002年
4 苏凤岐;我国首次利用自主研发轻型航空摄影测量仪获取高原影像[N];中国测绘报;2010年
5 徐红;2008年十大测绘违法典型案件[N];经济日报;2009年
6 记者 田远进;市测绘院人员进驻临桂新区[N];桂林日报;2009年
7 本报记者 黄穗诚;广东研究基础地理信息系统更新[N];广东建设报;2009年
8 新宇;高新技术助力湖南基础测绘[N];中国测绘报;2009年
9 记者 徐红;“数字三峡”首次亮相[N];经济日报;2010年
10 记者 付毅飞;世界首套数字摄影测量网格通过鉴定[N];科技日报;2007年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 明洋;特殊航空影像自动匹配的关键技术研究[D];武汉大学;2009年
2 曾涛;汶川地震重灾区多源影像处理及震害信息提取方法研究[D];成都理工大学;2010年
3 管海燕;LiDAR与影像结合的地物分类及房屋重建研究[D];武汉大学;2009年
4 许彪;基于航空影像的真正射影像制作关键技术研究[D];武汉大学;2012年
5 韦雪花;轻小型航空遥感森林几何参数提取研究[D];北京林业大学;2013年
6 王竞雪;移动高程平面约束的多视影像可靠匹配方法[D];辽宁工程技术大学;2010年
7 王宇宙;计算机视觉三维重建理论与应用[D];西北大学;2004年
8 郑泽忠;基于高分辨率航空影像高速公路汽车目标检测算法研究[D];西南交通大学;2010年
9 翟仁健;基于全局一致性评价的多尺度矢量空间数据匹配方法研究[D];解放军信息工程大学;2011年
10 杨化超;宽基线立体影像点、线特征提取与匹配方法研究[D];中国矿业大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 刘津;航空影像快速处理系统之关键技术研究[D];北京建筑大学;2013年
2 李胜军;基于倾斜航空影像的建筑物结构性损毁评估方法研究[D];西南交通大学;2013年
3 刘菊凤;航空影像的三维目标重建相关方法研究[D];西北工业大学;2003年
4 靳媛媛;数码航空影像融合技术研究[D];长安大学;2012年
5 史惠存;大比例尺航空影像图制作及在矿山地质环境治理中的应用[D];东华理工大学;2012年
6 张生兵;航空影像的超分辨率显示[D];武汉大学;2005年
7 谢兴灿;城市航空影像中建筑物信息的自动提取方法研究[D];西安电子科技大学;2004年
8 刘有;无人机序列影像匹配及拼接方法研究[D];中南大学;2012年
9 罗灵燕;提取铁路横断面属性信息的方法研究[D];西南交通大学;2012年
10 谢酬;基于已知影像的航摄影像定向方法与实践[D];武汉大学;2005年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62791813
  • 010-62985026