本文關(guān)鍵詞：城市遙感像對(duì)立體匹配及三維重建研究

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【摘要】：隨著人類社會(huì)的迅速發(fā)展,越來(lái)越多圖像方面的應(yīng)用需求從傳統(tǒng)的二維平面圖像過(guò)渡到三維立體圖像。同時(shí),由于遙感技術(shù)的發(fā)展,以及對(duì)地觀測(cè)的有關(guān)應(yīng)用的需要,遙感影像的三維重建得到了全世界各個(gè)國(guó)家的密切關(guān)注。在三維重建系統(tǒng)中,立體匹配技術(shù)作為一項(xiàng)核心技術(shù),其匹配結(jié)果的好壞直接影響著重建結(jié)果的精細(xì)程度。此外,在初步完成三維重建之后,利用對(duì)影像內(nèi)容具有針對(duì)性的修正手段,能夠進(jìn)一步彌補(bǔ)匹配結(jié)果中的不足,從而得到更加精良的重建結(jié)果。本文主要針對(duì)傳統(tǒng)立體匹配和三維重建方法在城市區(qū)域遙感影像重建過(guò)程中所遇到的困難和瓶頸進(jìn)行深入研究。本文首先介紹了立體匹配和三維重建技術(shù)的發(fā)展歷程和研究現(xiàn)狀。在對(duì)立體匹配方法進(jìn)行介紹時(shí),按照匹配基元的差異,總結(jié)了各類匹配方法的特點(diǎn),并分析了傳統(tǒng)立體匹配方法對(duì)城市遙感影像進(jìn)行匹配時(shí)的缺陷。在介紹三維重建技術(shù)時(shí),則通過(guò)對(duì)比雙目視覺(jué)系統(tǒng)的三維重建方法和其他方法的性能和適用性,體現(xiàn)了研究本課題的必要性和重要性。接著,本文研究了城市遙感像對(duì)匹配所必要的預(yù)處理方法。為了縮小立體匹配過(guò)程中的搜索空間,減少匹配時(shí)間,本文先研究了攝影測(cè)量領(lǐng)域中核線的有關(guān)理論,并利用核線約束將匹配搜索范圍從二維空間縮小至一維。對(duì)于包含大量建筑物的城市區(qū)域而言,建筑物的邊緣信息是最為豐富的特征,因此在預(yù)處理部分提出了一種建筑物邊緣直線段的提取方法。該方法包含邊緣保持的圖像濾波、直線段提取以及直線段的修正三個(gè)步驟。通過(guò)實(shí)驗(yàn),證明了該方法能夠有效地從城市區(qū)域遙感影像中提取出比一般直線段提取方法更符合真實(shí)情況的建筑物邊緣的直線段,為后續(xù)的立體匹配工作打下基礎(chǔ)。在提出本文的立體匹配方法之前,本文先研究了目前常用的傳統(tǒng)立體匹配方法,并分析了各自在對(duì)城市遙感影像進(jìn)行匹配時(shí)存在缺陷的原因。為了獲得更好的立體匹配效果,首先對(duì)預(yù)處理部分提取得到的建筑物邊緣直線段進(jìn)行了線匹配,并將結(jié)果作為約束條件進(jìn)一步縮小了各像素的匹配搜索范圍。然后,經(jīng)過(guò)對(duì)比多窗口匹配模板和單窗口模板的差異,體現(xiàn)了多窗口模板的優(yōu)點(diǎn),并結(jié)合自適應(yīng)窗口的方法,提出了邊緣保護(hù)的城市遙感像對(duì)立體匹配方法,有效地改善了建筑物區(qū)域的匹配精度。最后,為了實(shí)現(xiàn)精細(xì)的城市區(qū)域三維重建,本文先研究了基于RFM模型的地面高度最小二乘解算方法。在驗(yàn)證了該解算方法的精確度后,通過(guò)真實(shí)場(chǎng)景的解算重建結(jié)果和Li DAR獲取的同一區(qū)域地面真實(shí)高度數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比,發(fā)現(xiàn)在陰影區(qū)域和建筑物邊緣區(qū)域中,重建結(jié)果與真實(shí)情況有較大誤差。對(duì)于陰影區(qū)域中的誤差,本文先進(jìn)行了陰影提取,接著采用鄰域比例閾值最小值的方法對(duì)其中的像素高度進(jìn)行了擬合修正。而對(duì)于建筑物邊緣區(qū)域中的誤差,本文在獲取建筑物邊緣直線段的基礎(chǔ)上,提出了一種新穎的基于分類和平行四邊形分割的建筑物頂面輪廓提取方法,良好快速地提取了建筑物的頂面輪廓,并對(duì)最終的重建結(jié)果進(jìn)行了有效修正,使得重建結(jié)果的平均精度達(dá)到了90%。
【關(guān)鍵詞】：核線影像生成 直線段提取 立體匹配 建筑物輪廓提取 三維重建
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TP751
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-10
• 第1章 緒論10-21
• 1.1 課題背景及研究的目的和意義10-13
• 1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀13-19
• 1.2.1 立體匹配研究現(xiàn)狀13-17
• 1.2.2 三維重建研究現(xiàn)狀17-19
• 1.3 本文的主要研究?jī)?nèi)容和章節(jié)安排19-21
• 第2章 城市遙感像對(duì)立體匹配預(yù)處理21-41
• 2.1 引言21
• 2.2 水平近似核線影像生成21-30
• 2.2.1 核線與核線約束22-23
• 2.2.2 同名近似核線的獲取23-25
• 2.2.3 核線影像生成25-27
• 2.2.4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析27-30
• 2.3 建筑物頂面邊緣直線特征提取30-39
• 2.3.1 邊緣保持濾波31-33
• 2.3.2 直線段提取33-35
• 2.3.3 直線段修正35-39
• 2.4 本章小結(jié)39-41
• 第3章 建筑物邊緣保護(hù)的立體匹配方法研究41-59
• 3.1 引言41
• 3.2 傳統(tǒng)遙感影像立體匹配方法41-45
• 3.2.1 基于特征的立體匹配42-44
• 3.2.2 基于區(qū)域的立體匹配44-45
• 3.3 邊緣保護(hù)的城市遙感像對(duì)匹配算法45-53
• 3.3.1 多窗口匹配模板46-48
• 3.3.2 直線段匹配48-50
• 3.3.3 線特征視差約束50-51
• 3.3.4 自適應(yīng)模板窗口51-52
• 3.3.5 線特征視差約束的多窗口區(qū)域立體匹配52-53
• 3.4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析53-58
• 3.5 本章小結(jié)58-59
• 第4章 城市區(qū)域三維重建及修正59-78
• 4.1 引言59-60
• 4.2 基于RFM模型的三維重建方法60-66
• 4.2.1 地面點(diǎn)高度的最小二乘解法60-63
• 4.2.2 算法精度分析63-64
• 4.2.3 真實(shí)場(chǎng)景的三維重建64-66
• 4.3 陰影區(qū)域的重建結(jié)果修正66-69
• 4.3.1 陰影區(qū)域提取66-68
• 4.3.2 陰影區(qū)域高度值估計(jì)68-69
• 4.4 建筑物區(qū)域的重建結(jié)果修正69-75
• 4.4.1 建筑物頂面輪廓提取70-75
• 4.4.2 輪廓約束的建筑物邊緣修正75
• 4.5 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析75-77
• 4.6 本章小結(jié)77-78
• 結(jié)論78-80
• 參考文獻(xiàn)80-86
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文及其它成果86-88
• 致謝88

【參考文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前3條

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本文編號(hào)：1112465