【摘要】：隨著人類社會的快速發(fā)展,人們迫切需要各種真實空間三維信息用于生活服務、科研模擬、輔助決策支持等多種實際應用,而各種空間信息數(shù)據(jù)載體中,最容易獲取的測繪基礎數(shù)據(jù)是各種航空光學影像數(shù)據(jù)。如何有效的利用這些航空影像數(shù)據(jù),實現(xiàn)影像數(shù)據(jù)到真實空間三維信息的轉(zhuǎn)化,進而為各種科學研究提供基礎數(shù)據(jù)支持,成了迫切需要解決的難題。傳統(tǒng)的攝影測量研究領(lǐng)域所采用的各種特征點檢測方式,提取的同名點對數(shù)目相對較少,對影像像素的利用率過低。與此同時,計算機視覺領(lǐng)域近些年發(fā)展的稠密立體匹配技術(shù)可以在核線改正圖像間進行稠密立體匹配,實現(xiàn)整幅圖像的逐像素匹配,從而提取出大量同名像素點,這大幅度提高了影像像素的利用率。因此,有必要在航空核線影像的基礎上進行逐像素稠密立體匹配技術(shù)研究,進而識別出大量的同名像素點對,為航空影像的空間信息自動提取研究提供一種新的解決方法。 在航空核線影像間進行逐像素稠密立體匹配研究,與傳統(tǒng)的計算機視覺中的稠密立體匹配有所不同。這種不同,不僅僅是因為算法本身存在的適應性問題,更是因為航空影像面臨著更多的干擾：影像分辨率高、同名像素點存在嚴重色差、大面積的低紋理與重復紋理、移動物體等。在國內(nèi)外研究中,逐像素稠密立體匹配算法主要應用于各種計算機視覺領(lǐng)域的低分辨率圖像處理中,應用到航空影像等高分辨率影像處理的成熟案例極少。本文從這一難題出發(fā),充分考慮計算機視覺中各種稠密立體算法的匹配正確率、算法拓展性、計算加速可行性等多方面特性,最終以置信度傳播算法為基礎進行拓展,并進行了基礎理論研究與實驗驗證。本文的具體研究工作主要包括了以下三個方面： 1)拓展置信度傳播算法用于航空核線影像的逐像素稠密立體匹配處理。在傳統(tǒng)置信度傳播算法的基礎上,針對航空核線影像的同名像素點密集匹配問題,本文提出了一種多通道置信度傳播算法。算法對航空核線影像中同名點存在嚴重色差這一主要干擾源進行針對性處理,充分利用了影像的各顏色分量,提高了背景區(qū)域像素點的匹配正確率,從而自動隔離出了移動物體等多種局部干擾源；同時,算法設計時減少了控制參數(shù)數(shù)目,簡化了影像逐像素稠密立體匹配處理中的參數(shù)設置問題。 2)研究各種立體匹配控制技術(shù)的集成方法,進一步提升逐像素稠密立體的匹配正確率。在多通道置信度傳播算法的基礎上,1,研究集成彩色分割結(jié)果圖控制地物邊界；2,提出一種基于窗口模式的匹配代價生成技術(shù)進一步降低同名點色差的影響；3,使用視差圖后處理技術(shù)提高同名點匹配的可靠度,提出一種基于彩色分割圖的視差圖增強技術(shù),并最后進行亞像素估計。 3)研究并行計算加速技術(shù)以減少稠密立體匹配的處理時間。本文研究了任務并行處理與數(shù)據(jù)并行處理兩種計算模式,結(jié)果表明兩種并行處理模式都能大幅度縮短匹配算法的處理時間,取得了一定的加速比。相對于任務并行模式,數(shù)據(jù)并行模式可以提供更高的加速比,其數(shù)據(jù)可以分布式存儲與處理,更合適用于現(xiàn)今廣泛投入使用的各種并行處理設備中,從而充分利用并行機中多節(jié)點的計算能力。
【學位授予單位】：武漢大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2013
【分類號】：TP391.41;P208

【參考文獻】

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