本文選題：SAR立體影像 + 核線影像　； 參考：《中國礦業(yè)大學(xué)》2017年博士論文

【摘要】：雷達(dá)立體測量是SAR進(jìn)行大面積地形測量的主要技術(shù)手段之一。雷達(dá)立體測量利用不同入射角獲取的SAR立體影像間同名點(diǎn)進(jìn)行地表三維信息提取。然而,由于SAR影像上存在固有的斑點(diǎn)噪聲和SAR立體影像間存在較大的幾何差異與輻射差異,導(dǎo)致SAR立體影像間的同名點(diǎn)自動(dòng)提取困難。因此,研究SAR立體影像匹配方法,完成不同角度的SAR影像間同名點(diǎn)自動(dòng)提取,無論對于提高雷達(dá)立體測量的地形測量精度,還是推動(dòng)雷達(dá)立體測量大面積地形測量的自動(dòng)化程度,均具有重要意義�；诖�,本文從SAR立體影像近似核線約束、多特征匹配和顧及匹配窗口信息量的相關(guān)匹配三方面開展研究。本文的主要貢獻(xiàn)和創(chuàng)新如下:(1)研究遙感影像的核線定義,探討SAR立體影像間的近似核線。研究了星載SAR影像范圍內(nèi)的近似核線形式,同時(shí)引入星載SAR斜地距幾何關(guān)系,提出星載SAR的近似核線影像生成方法。研究了機(jī)載SAR影像范圍內(nèi)的近似核線形式,同時(shí)引入機(jī)載斜地距幾何關(guān)系,提出機(jī)載SAR的近似核線影像生成方法。實(shí)驗(yàn)表明上述方法均能有效消除影像間的上下視差。研究物方空間的投影基準(zhǔn)面核線模型,發(fā)展一種改進(jìn)的星載SAR近似核線影像生成方法。該方法利用物方空間不同基準(zhǔn)面的核線近似平行特性,在核線生成過程中引入外部DEM。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明該方法既能保證星載SAR近似核線影像的上下視差精度,又能減弱星載SAR近似核線影像間的幾何差異,進(jìn)一步縮短匹配搜索范圍。(2)SAR影像乘性斑點(diǎn)噪聲影響特征主方向提取的準(zhǔn)確性和特征描述子的分辨能力;特征匹配易受相似性紋理影響,且單一特征獲取的匹配點(diǎn)數(shù)量較少,匹配成功率低。針對這些問題,提出一種三角形多條件約束的多特征匹配方法。該方法利用比值梯度替代差值梯度,融合最大穩(wěn)定極值區(qū)域(Maximally Stable Extremal Regions,MSER)算法和尺度不變特征變換(Scale Invariant Feature Transform,SIFT)算法獲取較多的穩(wěn)定特征匹配點(diǎn),然后在穩(wěn)定特征匹配點(diǎn)構(gòu)建的三角形特征空間、特征尺度和特征方向多條件約束下,進(jìn)行剩余特征匹配。以機(jī)載SAR立體影像進(jìn)行實(shí)驗(yàn),實(shí)驗(yàn)證明該算法能有效增加匹配點(diǎn)數(shù)量,提高匹配成功率。針對SAR影像信噪比低引起的特征提取階段噪聲點(diǎn)多和特征匹配點(diǎn)集中在紋理信息豐富區(qū)域的問題,提出一種幾何約束的SAR立體影像匹配方法。方法通過在多視處理后的影像上進(jìn)行SIFT特征匹配,然后在構(gòu)建的投影變換幾何約束和格網(wǎng)控制下進(jìn)行匹配傳播。實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了方法在匹配效率、匹配精度以及匹配點(diǎn)的空間分布方面的優(yōu)越性。(3)針對SAR立體影像間的幾何差異的影響,提出一種核線約束的自適應(yīng)窗口匹配方法。方法利用外部高程信息和影像參數(shù)進(jìn)一步縮短核線約束的搜索范圍,采用歸一化相關(guān)和(Summed Normalized Cross Correlation,SNCC)進(jìn)行匹配,匹配過程中進(jìn)行匹配窗口自適應(yīng)擴(kuò)展,以減弱SAR立體影像的幾何差異影響。采用TerraSAR-X聚束立體影像進(jìn)行實(shí)驗(yàn),表明本文方法在山地區(qū)域、高對比度區(qū)域均能增加正確匹配點(diǎn),提高匹配正確率。提出一種SAR立體影像匹配的視差圖融合方法。受影像紋理信息的影響,不同尺寸的匹配窗口進(jìn)行歸一化相關(guān)系數(shù)(Normalized Cross Correlation,NCC)匹配,獲取的視差不同,為了對視差進(jìn)行優(yōu)選,充分利用左右一致性約束和信噪比兩種置信測度的優(yōu)勢,提出一種新的置信測度,評價(jià)視差的置信水平。在此基礎(chǔ)上,提出一種視差圖融合策略,對不同尺寸匹配窗口獲取的視差圖進(jìn)行融合,融合時(shí)既考慮視差本身的置信水平,也兼顧其鄰域視差的影響。實(shí)驗(yàn)表明該方法能有效提高SAR立體影像三維信息提取精度。(4)利用覆蓋同一地區(qū)的升軌立體影像和降軌立體影像進(jìn)行DEM提取實(shí)驗(yàn)。在多特征匹配研究的基礎(chǔ)上,設(shè)計(jì)一種區(qū)域網(wǎng)多航帶影像連接點(diǎn)自動(dòng)選取方法,實(shí)驗(yàn)證明了該方法可為區(qū)域網(wǎng)平差提供分布均勻的有效連結(jié)點(diǎn)。然后結(jié)合SAR近似核線影像和SAR相關(guān)匹配的研究,設(shè)計(jì)一種影像自動(dòng)匹配方法,實(shí)驗(yàn)表明該方法提取的DEM中誤差約為7米。
[Abstract]:Radar stereo measurement is one of the main technical means for large area topographic measurement by SAR. Radar stereo measurement uses the same name points of SAR stereoscopic images obtained from different incident angles to extract the three-dimensional information of the surface. However, there is a large geometric difference and radiation difference between the intrinsic speckle noise and the SAR stereoscopic image on the SAR image. It is difficult to automatically extract the same name points between the SAR stereoscopic images. Therefore, it is important to study the SAR stereo image matching method and complete the automatic extraction of the homonym points between different SAR images. The main contributions and innovations of this paper are as follows: (1) study the nuclear line definition of remote sensing images, explore the approximate nuclear lines between SAR stereoscopic images, and study the approximation in the range of spaceborne SAR images. In the form of nuclear line, the geometric relation of spaceborne SAR slope is introduced, and an approximate nuclear line image generation method for Spaceborne SAR is proposed. The approximate nuclear line form in the range of airborne SAR image is studied. At the same time, the geometric relation of airborne oblique distance is introduced, and an approximate nuclear line image generation method for airborne SAR is proposed. The experiment shows that the above method can effectively eliminate the image. The projection datum line model of the square space of the object space is studied to develop an improved image generation method for the spaceborne SAR approximation nuclear line. This method uses the nuclear lines of different datum planes in the square space to approximate the parallel characteristics. In the process of generating the nuclear line, the external DEM. experiment results show that the method can not only guarantee the spaceborne SAR approximate nuclear line. The upper and lower parallax accuracy of the image can also reduce the geometric difference between the spaceborne SAR approximate nuclear line images, and further shorten the matching search range. (2) the multiplicative speckle noise of the SAR image affects the accuracy of the feature extraction and the resolution of the feature descriptor; the feature matching is easily affected by the phase resemblance texture and the number of matching points obtained by the single feature. This method uses the ratio gradient to replace the difference gradient, and combines the maximum stable extremal region (Maximally Stable Extremal Regions, MSER) algorithm and the scale invariant feature transform (Scale Invariant Feature Transform, SIFT). The algorithm obtains more stable feature matching points, and then performs the residual feature matching under the constraints of the feature and characteristic directions in the triangular feature space constructed by the stable feature matching points. The experiment is carried out by the airborne SAR stereo image. The experiment shows that the algorithm can increase the number of matching points effectively and improve the matching success rate. For the SAR shadow, the algorithm is proved to be effective. A geometric constraint SAR stereo matching method is proposed in the feature extraction phase, which is caused by low SNR and the feature matching points are concentrated in the rich area of texture information. The method is used to match the SIFT feature on the image after the multi view processing, and then the geometric constraint of the projected transformation and the grid control are used. The superiority of the method in matching efficiency, matching precision and the spatial distribution of matching points is verified experimentally. (3) an adaptive window matching method for nuclear line constraints is proposed in view of the influence of geometric differences between SAR stereoscopic images. The method uses external Gao Cheng information and image parameters to further shorten the search of nuclear line constraints. The cable range is matched by normalized correlation and (Summed Normalized Cross Correlation, SNCC), and the matching window is adaptively extended to reduce the geometric difference influence of the SAR stereoscopic image. The experiment is carried out by the TerraSAR-X bunching stereoscopic image, which shows that this method can increase the positive in the high contrast area in the mountain area. To match points and improve the correct rate of matching, a fusion method of parallax graph for SAR stereo matching is proposed. Under the influence of image texture information, the matching window of different sizes is matched by the normalized correlation coefficient (Normalized Cross Correlation, NCC), and the parallax is different. In order to optimize the parallax and make full use of the left and right conformance With the advantages of two confidence measures, a new confidence measure is proposed to evaluate the confidence level of the parallax. On this basis, a parallax graph fusion strategy is proposed to fuse the parallax graphs obtained from different size matching windows. The fusion of parallax itself is considered and the effect of its neighborhood parallax is taken into account. The method can effectively improve the 3D information extraction accuracy of SAR stereoscopic images. (4) DEM extraction experiments are carried out by using the stereo image of the same area and the stereoscopic image of the rails. On the basis of the multi feature matching research, an automatic selection method is designed for the area network multi flight band image connection point. The experiment proves that this method can be used as a regional network. The adjustment provides an effective continuous node with uniform distribution. Then, an automatic image matching method is designed based on the research of SAR approximation nuclear line image and SAR correlation matching. The experiment shows that the error extracted by this method is about 7 meters.

【學(xué)位授予單位】：中國礦業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：TN957.52

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本文編號(hào)：1868407