航空傾斜影像已成為大規(guī)模城市三維重建的主要數(shù)據(jù)源,然而由于傾斜影像存在較大的俯仰、橫滾角,影像之間差異較大,其自動特征匹配仍存在明顯的可靠性問題,交互式轉(zhuǎn)刺同名點仍必不可少。已有交互式同名點方法通常僅依賴于核幾何信息,其約束相對較弱,半自動匹配成功率較低。提出一種顧及視差松弛傳播約束的傾斜影像核幾何特征匹配方法,基于視差連續(xù)性假設(shè),通過已知同名點擬合一張可近似表達(dá)物方視差信息的薄板樣條函數(shù),并結(jié)合核線信息,確定合適的搜索區(qū)域。對搜索區(qū)域按距離可靠性排序,根據(jù)幾何順序進(jìn)行模板匹配,直至相關(guān)系數(shù)滿足閾值。經(jīng)試驗證明,本文方法較傳統(tǒng)核幾何特征匹配方法,其匹配速度、可靠性均有顯著提升,為傾斜影像后續(xù)應(yīng)用提供保障。 

【文章來源】：地理信息世界. 2018,25(05)

【文章頁數(shù)】：7 頁

【部分圖文】：

算法流程圖Fig.1Flowchartofthealgorithm

S′與P′1和P′2平面的垂直距離均為焦距f。ab和cd為傾斜像片對上的同名核線，a′b′和c′d′是其在P′1和P′2上的投影。假設(shè)m為P1任意一點，m′是m在P′1上的投影點。傾斜像片P1上的像平面坐標(biāo)系為e-xy，根據(jù)式（1），m在像平面坐標(biāo)系的坐標(biāo)(x，y)。以攝影基線和左主核面為基準(zhǔn)建立像空間輔助坐標(biāo)系，其中S為原點，攝影基線B為X軸，Z軸在左主核面內(nèi)并垂直于X軸，Y軸垂直于左主核面(與獨立像對相對定向的數(shù)學(xué)模型相同)。由m和m′的關(guān)系，則m′在此像空間輔助坐標(biāo)系中的坐標(biāo)矢量可表示為：圖2核線投影Fig.2Epipolarprojection式中，k為比例因子，R為旋轉(zhuǎn)矩陣。在理想影像對P′1和P′2上設(shè)置相應(yīng)的像平面坐標(biāo)系u-v和u′-v′（u，u′的方向為攝影基線B在P′1和P′2上的投影方向，v，v′在u，u′的垂直方向上）。由式（2）可得左傾斜像片上的像平面坐標(biāo)系與左理想影像上的像平面坐標(biāo)系之間的變換關(guān)系（為共線方程）:坐標(biāo)，得到左核線影像上任意一點在其傾斜像片中對應(yīng)的在掃描坐標(biāo)系中的像素坐標(biāo)，這樣就建立了左片核線影像上的任意像素點與其在原始傾斜像片上對應(yīng)像素點的坐標(biāo)變換關(guān)系，生成左核線影像[10]。右像片對的變換過程也是一樣的。根據(jù)以上公式獲得傾斜影像同名像點像素坐標(biāo)在理想核線影像上的像平面坐標(biāo)(u，v)，(u′，v′)，利用式（1）把像平面坐標(biāo)轉(zhuǎn)換成掃描坐標(biāo) (iι，jι)，(ir，jr)。根據(jù)理想核線影像同名像點的上下視差q(q=jι-jr)理論值為0的性質(zhì)，剔除上下視差q誤差高于±n的同名點對。同名像點左右視差為同名點對沿核線方向上的距離，即d=iι-ir。然后與左理想核線影像同名點坐標(biāo)組成三維坐標(biāo)(iι，jι，d)，從而獲

44地理信息世界GEOMATICSWORLD第25卷理論研究式中，z為（x，y）處的視差值；a1、a2、a3和wi為方程系數(shù)；為修正值；s為當(dāng)前像點與其余像點的距離；n為像點總數(shù)。將曲面方程用矩陣的形式表達(dá)如下：由（7）（8）（9）得由式（8）即可求得方程系數(shù)，式中，w和a為待求向量，形式如下：K為n×n矩陣，每個元素由下式計算：其余矩陣和向量如下：解算過程如下：先根據(jù)每個像點的影像坐標(biāo)計算矩陣K，再組成矩陣P和向量z，最后通過矩陣求逆和相關(guān)運算求得薄板樣條擬合曲面方程的系數(shù)，即薄板樣條擬合曲面方程的表達(dá)式。由薄板樣條曲面方程的特點可知，像點數(shù)越多，求解的系數(shù)擬合效果越好；也可從矩陣K知，像點數(shù)越多，矩陣的階數(shù)越高，矩陣的運算量就越大，以后需要求解一個巨大的線性方程組。所以像點數(shù)需要試驗的擬合效果和效率來確定。1.3基于視差松弛傳播約束和核線幾何約束的搜索區(qū)確定方法1.3.1視差松弛傳播約束視差松弛傳播約束區(qū)域以待匹配點在右傾斜影像對應(yīng)的粗匹配點為中心，故需要先計算此粗匹配點。在左傾斜影像獲得待匹配點像素坐標(biāo)(cι，rι)，根據(jù)1.1 傾斜影像和理想核線影像坐標(biāo)之間的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換方法獲得該點在理想核線影像平面坐標(biāo)(u，v)和掃描坐標(biāo)(iι，jι)。由掃描坐標(biāo)(iι，jι)代入1.2求得的薄板樣條擬合曲面方程表達(dá)式解算視差值d，利用視差值的定義，得到待匹配點在右理想核線影像上同名像點的掃描坐標(biāo)：橫坐標(biāo)ir=iι-d，且橫坐標(biāo)ir=iι，即 (ir，jr)。已知右理想核線影像上同名像點的掃描坐標(biāo)為(ir，jr)，根據(jù)1.1傾斜影像和理想核線影像坐標(biāo)之間的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換方法計算待匹配點在右傾斜影像粗匹配像素坐標(biāo)(cr，rr)。圖3～圖5中黑色像素為待匹配點在右傾斜影像粗匹配坐標(biāo)(cr，rr)。依據(jù)同名像點視差的

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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博士論文
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本文編號：3576728