近景影像线特征提取与匹配

论文摘要

随着大重叠度航空数码影像的快速获取，人们已经可以获取如GoogleEarth和Virtual Earth上的城市块体模型以及大范围的场景信息。但更为细节层次的三维模型需要近距离获取的数据源，如地面近景影像、地面激光扫描数据或者直升机拍摄倾斜影像等数据源。无论从主动数据或者被动数据获取具有真实细节的三维模型都是当前国际前沿和热门研究问题。其中基于影像的建筑物三维自动建模是几何与纹理完整、经济、便捷和灵活的并被广泛应用的方式。影像匹配是制约基于影像建模的关键问题之一。笔者所在的研究小组一直从事地面激光扫描技术的研究，在古建文物保护方面等做出了一定的成果。在参与项目的过程中发现扫描仪还不能够完整的获取建筑物中的边缘，这就需要利用影像匹配技术获取其边缘信息。现在大多数的影像匹配依然不能够正确的匹配出场景中的边缘信息。尤其是对于建筑物等人工地物影像，不仅纹理缺乏而且场景常常存在表面非连续等影像匹配瓶颈问题。针对此问题，并结合现有条件，本文提出了一种基于点云引导的物方约束下的线特征匹配方法。该方法可以减小直线匹配的搜索范围，提高线特征匹配的可靠性。针对直线特征提取的问题，本文采用一种“以直代曲”的方法，进行边缘特征的直线段表示。同时为了提高直线相似性测度的可区分性，利用移动窗口自适应的计算直线相关系数，在表面非连续区域和纹理缺乏区域都能取得可靠的匹配结果，并提高了直线匹配的成功率和正确率。本文所提出的基于点云引导的物方约束下的线特征匹配的算法和有关实验是使用c#高级编程语言和matlab高级计算语言实现。实验证明，本文方法能够针对近景影像得到可靠的同名直线，为建筑物等人工地物三维边缘信息的获取打下了良好的基础。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• 第1章 绪论
• 1.1 研究背景及意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.3 本文的研究内容与技术路线
• 1.4 论文的组织与安排
• 第2章 基于线特征匹配的关键技术
• 2.1 影像匹配前的预处理
• 2.1.1 滤波
• 2.1.2 对比度增强
• 2.2 边缘特征提取的算法与特征的直线段表达
• 2.2.1 几种边缘提取算法的回顾
• 2.2.2 直线参数的确定
• 2.2.3 边缘特征的直线段表示
• 2.3 特征匹配的基本内容
• 2.3.1 匹配约束
• 2.3.2 匹配策略
• 第3章 基于线特征的立体匹配算法
• 3.1 影像特征匹配基元的获取
• 3.1.1 基于 EDSION 的边缘提取
• 3.1.2 边缘特征的直线段表示
• 3.2 线特征匹配的约束条件
• 3.2.1 基于点云引导的物方约束
• 3.2.2 直线属性信息的约束
• 3.2.3 直线段相似性判断
• 3.2.4 直线双向一致性匹配
• 3.2.5 同名直线端点的确定
• 3.3 线特征匹配算法流程
• 3.4 本章小结
• 第4章 实验系统的设计与实现
• 4.1 系统设计
• 4.2 系统实现与功能介绍
• 4.2.1 影像预处理
• 4.2.2 本文特征匹配基元的获取
• 4.2.3 线特征匹配的实现
• 第5章 结论与展望
• 5.1 研究工作总结
• 5.2 下一步的研究工作
• 参考文献
• 附录
• 致谢