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机载三线阵影像匹配方法研究

孟俊俊  
【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和辐射信息中。随着现代测绘生产对空间信息不断增长的应用需求,对数字摄影策略技术的全自动化、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。 ADS40作为线阵传感器的代表,通过联合GPS/IMU技术,能够迅速、精准地为同一地区获取多幅高分辨率数字航空影像,这就为影像匹配提供充足的影像信息与纹理信息。与框幅式影像的成像特点不同,传统匹配算法不能完全适用ADS40影像。因此,本文提出POS数据几何约束的连接点匹配和密集匹配方法,主要研究内容包括以下两个部分: (1)基于POS数据约束的ADS40影像SIFT匹配算法。针对传统连接点提取方法难以适应ADS40影像的问题,提出基于POS数据约束的ADS40影像SIFT特征匹配方法。首先在参考影像上建立格网并找出每个网格内的中心点作为特定点,根据ADS40投影关系将这些特定点投影到待匹配影像上,获取一定数量的投影点并形成近似核线。然后分别以参考影像上的特定点及待匹配影像上对应的近似核线为中心建立对应区域进行SIFT特征与匹配,经过去重处理后得到最终匹配点结果。 (2)基于物方几何约束的ADS40影像多视匹配方法。针对传统全局密集匹配方法效率低下的问题,本文采用局部相关系数法进行匹配,以快速获取大量的同名点以快速的重建地形。首先,在基准影像上建立格网,将格网点通过几何关系转换为一定高程范围的物方点,再将其反投影到所有的搜索影像上,得到对应的近似核线。然后,利用相关系数法匹配测度,对基准影像格网点与对应核线上的点逐一匹配。最后,将所有匹配点通过前方交会获取的物方点,再将其反投影到基准影像获取的投影点与对应匹配点比较,满足阈值条件的同名点作为最终匹配点。试验结果表明,与传统的双片影像匹配相比,三视影像匹配能够有效提高匹配可靠性,快速获取大量同名点,满足地形重建的需求。 本文研究所提出的连接点匹配方法和密集匹配方法采用Visual C++进行了实现,并开发了相应原型系统。有关实验结果表明本文方法能实现ADS40影像的均匀连接点提取以及密集同名点的匹配。


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