特殊纹理航摄影像匹配方法研究

论文摘要

作为空中三角测量的关键步骤之一,影像量测对摄影测量的自动化具有重要意义。从最初的人工量测到数字影像相关技术,再到现在的引入计算机视觉中的基于特征的影像匹配,影像匹配技术一直是研究热点。随着信息技术的快速发展,影像匹配技术也得到不断的发展,使得空中三角测量的精度和效率大大提升,空中三角测量的应用也越来越广泛。影像匹配的目的是在含有重叠区域的两张或多张影像上寻找相同的地物点,使得匹配点的数量、分布和精度可以满足摄影测量的需要。然而,航摄影像通常包含大面积的荒漠、林地和耕地为内容的影像,在纹理上表现为贫乏纹理和重复纹理,这类影像称之为特殊纹理影像。由于贫乏纹理影像信噪比低,采用基于灰度的影像匹配方法时,易受噪声干扰,匹配成功率低,采用基于特征的影像匹配方法时,难以获得有效匹配点;重复纹理影像特性会导致描述符可区分性差,存在多义性,形成多个匹配,基于灰度和基于特征的影像匹配方法往往难以奏效。针对特殊纹理航摄影像匹配困难的问题,本文通过研究现有的匹配算法,提出了一种特殊纹理影像匹配方案,主要研究内容如下:(1)常用的影像匹配算法特性分析。研究常用匹配方法在特殊纹理航摄影像匹配中的适用性和局限性。包括基于灰度的影像匹配算法(相关系数法,最小二乘匹配法)和基于特征的影像匹配算法(ORB算法,SIFT算法,MROGH算法)(2)结合颜色不变量和MROGH的描述符。充分利用影像的颜色信息和特征区域采样点的空间关系,将颜色不变量引入MROGH描述符来提高特征点的独特性和鲁棒性,以描述特殊纹理航摄影像的特征。(3)特殊纹理航摄影像匹配策略。采用基于核线关系的特征匹配,通过在同名核线区域内搜索匹配点,进而减少匹配时间;通过基于图模型的误匹配点粗差剔除方法和基于特征的最小二乘精匹配方法来提高匹配正确率和匹配精度。(4)典型方法的对比实验研究。将本文方法与SIFT算法、MROGH算法做对比实验研究,分别从正确匹配点数量、分布、定位精度和匹配时间等角度进行对比,实验表明本文方法在处理特殊纹理航摄影像匹配时可以获得较多的正确匹配点并且匹配精度可以达到子像素级。

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ABSTRACT

第一章绪论

1.1 研究背景和意义

1.2 国内外研究现状及趋势

1.2.1 影像匹配现状

1.2.2 基于特征的影像匹配现状

1.2.3 特殊纹理影像匹配现状

1.3 主要研究内容与本文结构安排

第二章影像匹配原理和常用算法

2.1 影像匹配的基本原理

2.2 基于灰度的影像匹配算法

2.2.1 相关系数法

2.2.2 最小二乘影像匹配

2.3 基于特征的影像匹配算法

2.3.1 基于ORB的影像匹配

2.3.2 基于SIFT的影像匹配

2.3.3 基于MROGH的影像匹配

2.4 常用影像匹配方法比较

2.5 特征匹配约束方法

2.6 本章小结

第三章特殊纹理航摄影像匹配方案

3.1 特殊纹理航摄影像

3.2 改进的MROGH描述子

3.2.1 颜色不变量模型

3.2.2 结合颜色不变量和MROGH的改进算法

3.2.3 描述符中K参数的确定

3.3 特殊纹理影像匹配方案

3.3.1 提取MSER特征区域

3.3.2 结合颜色不变量的MROGH的描述符

3.3.3 基于核线关系的特征匹配

3.3.4 基于图模型的误匹配点剔除

3.3.5 最小二乘法精匹配

3.4 本章小结

第四章特殊纹理影像匹配对比实验和分析

4.1 实验数据和评价指标

4.2 特殊纹理影像匹配实验

4.2.1 农田影像匹配实验

4.2.2 林地影像匹配实验

4.2.3 沙漠影像匹配实验

4.2.4 特殊纹理影像匹配稳定性实验

4.3 本章小结

第五章总结与展望

5.1 主要工作总结

5.2 进一步研究的工作展望

参考文献

攻读硕士期间科研经历与研究成果

致谢

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 郭莹

导师: 袁修孝

关键词: 特殊纹理影像,颜色不变量,影像匹配,核线几何

来源: 武汉大学

年度: 2019

分类: 基础科学

专业: 自然地理学和测绘学

单位: 武汉大学

基金: 国家高分专项(民用部分)(项目批准号:50-H31D01-0508-13,15),×××航空摄影相机,国家自然科学基金(项目批准号:41771479),全自动DEM提取的航摄影像光流场密集匹配方法

分类号: P231.4

总页数: 65

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