双相机数字工业摄影测量标志点匹配算法分析

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1、学号：20920123009论文密级：公开中图分类号：P234.1学科分类号：420.4020学校代码：90005硕士学位论文双相机数字工业摄影测量标志点匹配算法研究论文作者：曹林指导教师：李宗春教授申请学位：工学硕士学科名称：大地测量学与测量工程研究方向：精密工程测量论文提交日期：2015年4月论文答辩日期：2015年6月解放军信息工程大学地理空间信息学院二○一五年四月万方数据万方数据ADissertationSubmittedtoPLAInformationEngineeringUniversityfortheDegre

2、eofMasterofEngineeringResearchontheLandmarksMatchingAlgorithmofDualCameraDigitalIndustrialPhotogrammetryCandidate：CaoLinSupervisor：Prof.LiZongchunApr.2015万方数据万方数据原创性声明本人声明所提交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表和撰写过的研究成果，也不包含为获得信息工程大学或其

3、他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。学位论文题目：双相机数字工业摄影测量标志点匹配算法研究学位论文作者签名：日期：年月日作者指导教师签名：日期：年月日学位论文版权使用授权书本人完全了解信息工程大学有关保留、使用学位论文的规定。本人授权信息工程大学可以保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子文档，允许论文被查阅和借阅；可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。（保密学位论文在

4、解密后适用本授权书。）学位论文题目：双相机数字工业摄影测量标志点匹配算法研究学位论文作者签名：日期：年月日作者指导教师签名：日期：年月日万方数据万方数据摘要随着现代工业发展日益迅速，数字工业摄影测量以其高精度、非接触、工作效率高以及便携性等特点成为现代测量的首选。双相机数字工业摄影测量系统是数字工业摄影测量系统的重要模式之一，其可以瞬间获取待测工件三维坐标的特点决定了它必将在以动态测量和在线测量为代表的现代工业测量中扮演重要的角色。而双相机数字工业摄影测量中的图像匹配又是其诸多关键技术中最为重要和最为困难的步骤之一，图像匹配

5、的精度直接影响双相机数字工业测量的应用。在实际情况中，由于成像过程中存在的遮挡、变形、扭曲、噪声等因素，双相机图像匹配一直是比较难以彻底解决的病态问题，目前并没有找到一种普遍适用的图像匹配方法。因此，针对双相机图像匹配的研究具有重大的实用价值和理论意义。本文针对双相机图像匹配的相关理论以及方法进行了研究，给出了阶段性的算法描述和实验结论。本文的主要成果如下：1.系统阐述了双相机数字工业摄影测量系统的发展现状和系统构成，分析了双相机数字工业摄影测量与双目立体视觉的区别和联系。简要介绍了双相机数字工业摄影测量的关键技术，对于图像

6、匹配中的基本问题进行了分析和总结，并对现有的基于灰度、特征和圆形回光反射标志的图像匹配算法进行了研究，总结了各种算法的研究现状2.阐述了双相机图像匹配中的若干问题，针对现有方法精度不高、计算繁琐效率偏低、依赖第三张像片、实时性不强等诸多不足，提出了基于相对关系不变性的标志点匹配算法。根据平缓过渡曲面上相邻点间相对关系在两张像片上一致的原理，解决了双相机数字工业摄影测量系统的标志点自动匹配问题，并编程实现了该方法，通过实验验证了该方法具有良好的匹配效率和准确率。3.阐述了在图像匹配中利用随机抽样一致性(RANSAC)算法估计基

7、本矩阵，剔除误匹配点的基本流程和主要问题，针对传统随机抽样一致性算法效率较低且鲁棒性有待提高等问题，分析了提高匹配效率和鲁棒性的关键点，并以此提出了改进的随机抽样一致性算法。采用预检验技术，在每次抽样过程中利用前几次抽样结果更加合理地选取内点，使用自适应调节外点比例的方法减少了抽样次数，并利用单应矩阵降低了算法的迭代次数和抽样时间；摒弃了以往单纯的使用匹配点到对应极线几何距离的平方与阈值作比较来确定内点的方法，利用新的加权函数合理地定义内点，提高了算法的鲁棒性。实验结果证明了该算法计算效率高于传统随机抽样一致性算法，且鲁棒性

8、有所提高。关键词：双相机数字工业摄影测量，图像匹配，人工标志点，相对关系不变性，随机抽样一致性算法，预检验第I页万方数据AbstractWiththeincreasinglyrapiddevelopmentofmodernindustry,digitalindustrialphotogra