改进半全局匹配的高分卫星影像DSM提取方法

传统半全局匹配算法在提取高分卫星立体像对DSM时,匹配结果受正则化参数的影响较大,且在阴影、低纹理、重复纹理和视差跳变等难以匹配区域存在较多的视差空洞。针对上述问题,该文提出了一种改进半全局匹配的高分卫星影像DSM提取方法:在代价聚合过程中根据当前层金字塔影像的视差搜索范围和代价矩阵自动确定正则化参数以增强匹配结果的稳定性,同时构建金字塔聚合以提高匹配点的数量;在此基础上,利用基于快速双边算子的优化策略优化视差图以填充视差空洞。结果表明:本文方法生成的DSM在建筑物边缘更为精细,同时能够较好地恢复难以匹配区域的高程值,且具有更高的精度水平。     

多源光学卫星影像匹配及精准几何信息提取

针对国产光学卫星影像的特点,该文介绍一种适用于超大规模立体/单景覆盖的多源高分辨率卫星影像的全自动连接点、参考控制点匹配及精准几何信息(DSM/DEM)提取方法。该方法引入精度已知/精度可验证的参考地理数据作为几何约束,采用由粗到精的多层金字塔逐级影像匹配策略进行影像连接点和参考控制点的自动提取,并实现超大规模影像整体联合区域网平差处理,精化定向参数;结合半全局匹配算法(SGM)与基于物方几何约束的多影像相关匹配算法(GC3)完成多角度多视影像匹配及密集点云的自动提取,并利用已有DEM对密集匹配的DSM中的云遮挡区域和大面积水域进行修补,完成精准几何信息提取并自动生成高精度DSM/DEM/DOM影像产品。最后,利用多组典型实验区的国产高分辨率光学卫星影像数据验证了本文方法的适用性、可靠性和精度,结果满足卫星影像几何定位精度及DSM/DEM/DOM生产要求。     

TerraSAR-X立体雷达数据提取东北典型林区DSM

森林垂直结构信息缺乏严重制约森林地上生物量估算精度的提高。立体雷达具备对森林垂直结构探测的能力,但早期雷达图像分辨率低。TerraSAR-X等高分辨率雷达数据的出现为利用立体雷达数据进行森林垂直结构探测提供了新的契机。本研究尝试采用立体雷达处理技术,利用TerraSAR-Xstripmap模式数据,以内蒙古根河大兴安岭林区和长白山自然保护区为研究区,重点探讨金字塔分层匹配策略中涉及的关键匹配参数对DSM提取精度的影响规律。结果发现:(1)影像匹配采用的金字塔层数对DSM提取精度影响明显,在大兴安岭研究区,采用5、6、7层金字塔匹配得到的DSM误差在±10m内的像元百分比分别为81.8%、77.7%和77.1%,5层金字塔能以较高的初始分辨率减少林区纹理信息的损失;在长白山研究区,采用7层金字塔得到的DSM能够抑制明显的误匹配点,提高地形提取精度;(2)影像匹配窗口对同名点识别的质量影响明显,采用25×25的匹配窗口,与9×9匹配窗口相比,大兴安岭和长白山研究区影像的平均相关性分别由0.43、0.40提高到0.49、0.45,林区纹理信息欠丰富,宜采用较大匹配窗口;(3)大兴安岭和长白山研究区提取的DSM与参考DSM线性回归的RMSE分别为6.682 m和10.384 m,DSM误差主要存在于坡度变化剧烈的地区,透视收缩和叠掩等几何畸变导致匹配结果不可靠。     

基于改进半全局匹配算法的高分辨率遥感影像DSM重建

提出了一种改进的半全局匹配算法来生成高分辨率遥感影像的数字表面模型(DSM)。利用影像间连接点的几何约束关系对系统误差进行有理函数模型补偿,再将有理函数模型分成若干个块,通过考虑纹理信息的视差膨胀腐蚀算法来减小建立金字塔分层后每一层的视差搜索范围。结果表明:该方法得到的DSM精度在高程方向上保持了GSD的1.5倍,并较好地保留了地物的边缘特征。在计算效率和内存开销之间也有很好的平衡。     

稀疏点云引导的航空影像数字表面模型生成方法

密集匹配是生成数字表面模型的核心步骤,但在纹理缺乏、视差断裂和光照不一致等区域容易匹配失败。为了提高密集匹配结果的精度,提出一种稀疏点云引导(sparse point cloud guidance, SPCG)的航空影像数字表面模型生成方法,旨在利用空三加密的稀疏点云约束影像的密集匹配。首先,通过稀疏点云引导的方式,选择具有良好几何配置、高重叠度和高覆盖率的立体影像对;然后,利用最近邻聚类和金字塔传播方法,扩充稀疏点云的数量;进一步,采用改进的高斯函数优化扩展点的匹配代价,以提高密集匹配结果的准确性;最后,将多个密集匹配点云融合,生成数字表面模型。模拟立体影像和真实航空立体影像的实验表明,SPCG方法优化的半全局匹配显著提升了原始半全局匹配算法的匹配准确性,具体数值表现如下：半全局匹配生成的视差图与真实视差的差值大于1、2或3个像素的百分比分别为46.72%、32.83%或27.32%,而SPCG方法优化的半全局匹配相比于半全局匹配分别下降了7.67%、9.75%或10.28%。此外,相比于高斯方法优化的半全局匹配和深度学习方法金字塔立体匹配网络,SPCG方法优化的半全局匹配具有最高的...     

高分辨率遥感影像DSM的改进半全局匹配生成方法

提出一种基于改进半全局匹配算法的高分辨率遥感影像数字表面模型（digital surface model,DSM）生成方法。首先利用影像间连接点几何约束关系对有理函数模型进行系统误差补偿,在补偿模型的基础上对影像进行分块,利用投影轨迹法逐块得到核线影像对;在密集匹配阶段,对影像建立金字塔后逐层进行半全局匹配,匹配过程中引入顾及影像纹理信息的视差图膨胀腐蚀算法约束每一层视差搜索范围,增加了视差图边缘处的有效像素数,同时减少了算法所需的内存开销和计算时间;在视差图后处理阶段,利用加权中值滤波算法保护了视差图的边缘信息;最后基于前方交会获取DSM。选取WorldView 3和资源三号立体影像进行试验,结果表明,本文方法获取的DSM精度在高程方向上接近于1.5倍GSD,并且较好地保持了地物的边缘特性,在计算效率和内存开销方面也具有较好的平衡。     

基于资源三号的DSM自动生成方法与质量控制

以资源三号卫星三线阵影像为数据源,基于无控制区域网平差、三线阵影像的核线影像重构、多基线匹配、密集匹配、基于几何约束的半全局优化匹配策略、用SRTM 30m DEM填补DSM空洞等关键技术,实现全国DSM的快速自动生产与质量控制,并进行了试验验证。     

一种综合利用像方和物方信息的多影像匹配方法

提出一种综合利用像方和物方信息的多影像匹配方法.首先对各原始影像采用3×3像元平均法生成4层金字塔影像,并在最高层金字塔影像中计算各搜索影像与基准影像的初始视差;然后从第3层金字塔影像开始进行基准影像与各搜索影像的匹配,并对各立体像对的匹配结果进行物方融合,剔除部分误匹配点,获得较精确的物方空间信息,以用于下一层金字塔影像的匹配.此过程融入带几何约束条件的相关系数法匹配和整体松弛法匹配策略;最后通过对某地区一组大重叠度数码航空影像的匹配试验,证实该方法的有效性.通过检测所生成的DSM精度,表明相对于传统的双片影像匹配方法,多影像的匹配可以有效剔除误匹配点并显著提高影像匹配的成功率.     

半全局匹配算法的多基线扩展及GPU并行处理方法

文章分析了半全局匹配算法基本原理,将其扩展应用于遥感影像的多基线匹配,在进一步提高匹配可靠性的同时,保留了算法的规则结构;并研究其图形图像处理器(GPU)细粒度并行处理技术,重点探讨匹配代价立方体生成与聚合过程的核函数优化策略与线程组织方案,最后利用Tesla C2050 GPU并行加速卡对3幅UCD航空影像进行MVLL多基线匹配半全局优化GPU并行处理实验证明了该算法的有效性和高效性.     

基于多视角倾斜影像的DSM自动提取技术

基于多视倾斜影像的建模技术定位精度高,节省人力和物力,适用于大规模的城市三维建模。针对倾斜影像存在严重的几何畸变和辐射畸变,遮挡比较严重,自动提取DSM(数字表面模型)难度较大的问题,本文对影像连接点提取、光束法平差、影像密集匹配等技术进行研究,在分析倾斜影像特点的基础上提出了自动匹配生成DSM(数字表面模型)的新思路。     

融合SIFT与SGM的倾斜航空影像密集匹配

针对倾斜航空摄影特点与匹配处理要求,提出了融合尺度不变特征转换SIFT与半全局匹配SGM的倾斜影像密集匹配方法,包括两个阶段:(1)引入局部二阶矩变换的SIFT倾斜影像稀疏匹配。利用与二阶矩特征值有关的Hessian-Gabor算子提取影像初始特征,通过窗口二阶矩变换及椭圆归一化处理去除特征邻域的仿射变化,使得改进SIFT的特征描述符仿射不变性大大增强,满足宽基线倾斜像对稳健匹配要求的同时并能获得较多的匹配特征作为后续SGM优化计算的路径约束条件;(2)路径受限优化下的SGM倾斜影像密集匹配。以倾斜影像SIFT成功匹配像素的互信息为约束,对SGM的动态规划路径进行分段纠正,减小错误匹配代价的传播并加速最优路径搜索过程;以匹配像素的离散视差信息为基础,基于TPS变换生成良好初始视差图,以提高SGM互信息计算的可靠性并提高计算效率;对理想水平像对下的摄影测量水平核线重排过程进行扩展,整体旋转摄影基线以消除分量BX,BY的影响并建立虚拟"水平"像空间辅助坐标系,从而利用相对定向参数生成沿扫描线方向的"水平"核线影像以满足SGM应用要求。倾斜影像密集匹配试验结果证明了算法的有效性,可为后续摄影测量DSM自动生成或3维快速重建工作提供可靠、逐像素的密集匹配点。     

改进边缘能量聚集的半全局匹配算法

针对传统半全局算法匹配时间长和视差突变处易存在误匹配的问题,提出了一种改进边缘能量聚集的半全局匹配算法。在半全局匹配算法的基础上,引入金字塔分层策略,通过对图像降采样进行加速匹配,降低匹配算法的复杂度,减少内存的消耗。利用Canny算子获得分层图像的边缘信息,匹配时根据边缘信息改进边缘处的代价聚合并构建自适应窗口减小视差搜索域,获得正确率更高的视差图。结果表明,该算法可将明显提高匹配速率,降低运算复杂度,提高正确率。     

面向地理国情监测的道路信息半自动提取

针对目前高分辨率遥感影像道路和道路网的提取在自动化程度、效率以及精度方面的不足,结合常态化地理国情监测,提出了一种模板匹配与自适应相结合的半自动道路网提取方法。首先通过模板匹配进行初步提取,再通过人机交互精细化道路初步提取结果,最后使用自适应优化方法对提取的道路边界进行优化,得到与影像套合较好的路网半自动提取结果。     

L0级机载三线阵影像连接点自动提取

针对L0级机载三线阵影像数据量大以及变形大的问题,提出一种基于SIFT和相关系数法匹配相结合的连接点提取方法。首先,建立金字塔影像后,在影像金字塔顶层采用SIFT算法匹配同名点;然后,基于金字塔匹配传播以及相关系数法实现连接点的传递;最后,通过POS数据几何约束剔除可能的误差,并进行分布优化。3个条带ADS40影像的试验结果表明:与常规连接点提取方法相比,该文方法匹配正确率提高6%以上,且连接点分布更均匀,可以满足自动空三的需求。     

基于小波影像金字塔的影像自动匹配

数字影像高精度快速匹配是遥感影像3维信息提取的关键技术之一,文中对如何实现数字影像自动化匹配进行了研究,提出了一种基于小波影像金字塔的数字影像自动匹配方法.该方法在生成小波影像金字塔的基础上,利用交叉相关算法实现不同影像金字塔同一层影像间的匹配;利用视差控制将同名点从金字塔高层影像向低层影像进行传递.利用该方法对具体的SPOT影像进行了实验,表明基于小波影像金字塔的数字影像自动匹配方法具有较好的效果.     

基于小波影像金字塔的影像自动匹配

数字影像高精度快速匹配是遥感影像3维信息提取的关键技术之一，文中对如何实现数字影像自动化匹配进行了研究，提出了一种基于小波影像金字塔的数字影像自动匹配方法。该方法在生成小波影像金字塔的基础上，利用交叉相关算法实现不同影像金字塔同一层影像间的匹配，利用视差控制将同名点从金字塔高层影像向低层影像进行传递。利用该方法对具体的SPOT影像进行了实验，表明基于小波影像金字塔的数字影像自动匹配方法具有较好的效果。     

多基线立体影像的GC~3-P-SGM匹配方法

以"几何约束互相关"模型为基础,将迭代高程等效成"半全局影像匹配"方法中的左右视差,通过匹配代价的聚合分析,提出了一种多基线立体影像匹配方法 GC~3-P-SGM,并给出了其具体匹配步骤和处理流程。利用天绘一号卫星影像数据进行了实验和分析,结果表明,该方法具有较高的匹配性能和匹配精度。     

相同侧视方向异轨SAR图像差异化约束连接点提取

为了实现SAR图像区域网平差时连接点的自动稳健提取,面向相同侧视方向、近似平行轨道的异轨SAR图像,针对其方位向相对几何畸变较小、距离向相对几何畸变较大的特点,提出一种采用差异化约束的SAR图像连接点提取方法。该方法在构建SAR图像影像金字塔的基础上,采用增大方位向边长的长方形匹配窗口由金字塔顶层向下逐层进行相关系数匹配,利用方位向强约束、距离向弱约束的差异化随机采样一致性算法剔除误匹配点,并利用方位向全局双线性变换模型与距离向局部双线性变换模型进行下层金字塔影像的匹配点位预测。采用Envisat ASAR图像和国产机载SAR图像分别进行了连接点提取试验,验证了本文方法的有效性。     

基于AMMGC三线阵影像多视匹配模型的DSM自动提取

提出了适用于三线阵数字影像多视匹配的AMMGC模型,该模型综合利用多张线阵影像,减少信息盲区,提高匹配成功率,较大程度上克服了传统双像匹配模型的不足。AMMGC模型通过金字塔影像传递匹配初值,利用匹配检查策略检验匹配结果,非常适用于特征点与格网点匹配。运用ADS40三线阵数字影像对AMMGC匹配模型进行系统试验,结果表明:该模型能够从影像上获取大量同名像点,生成密集DSM,在DSM自动采集方面具有较强的可行性与实用性。     

结合颜色信息的 Census变换半全局立体匹配算法

针对传统单一Census变换未充分利用影像信息且精度不高的问题,该文提出了一种结合颜色信息的Census变换半全局立体匹配算法。该算法联合像素点间RGB颜色绝对差值与其Census变换值的匹配代价计算方法,采用八方向半全局视差获取方法获得初始稠密视差图。为进一步提高匹配精度,利用左右一致性交叉检测确定初始视差图中不稳定视差;采用基于均值偏移图像分割的视差优化算法对视差图中不稳定视差进行优化,获得最终视差图。选取4组middlebury立体图片库经典立体像对进行视差获取实验并检测。结果表明,本算法能够获得较高精度且可靠视差图,且在遮挡、视差不连续处的视差精度明显优于单一Census变换立体匹配算法及一些改进半全局立体匹配算法。