（毕业论文）航空影像多视匹配方法研究

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1、像多视匹配方汩开究摘要：由于航空影像获取的便捷性、高效性和高信息容纳性，用摄影测量的方法从影像进行对象的几何特征（或几何要素）的提取，仍然是目前获取数据的主要手段，但是由于人工*物数据获取非常耗时，费用很高，因此开发自动的测图算法是很重要的。本课题的研究不仅具有实际意义，也具有很好的科学你直。本文针对航空影像的特点，主要对多视影像匹配进行研究。把基于视差格网的整体松弛影像匹配算法推广到了多视影像匹配。探讨了基于物方空间三维点的松弛法影像匹配方法。在多视匹配三维点的估计方面，研究了一种基于物方面元的单点多片最小二乘算法。该方法不仅减少了需要估计参数，还可以

2、得到面元的法向量。关键词:多视影像匹配；双视影像匹配；松弛法匹配；最小二乘匹配1绪论1.1选题的意义在当今信息社会中信息技术正深刻的改变着社会的各个方面。对信息的获取、加工、处理和应用已成为现代信息社会最基本、最重要的任务之一。随着计算机软硬件技术的迅速发展特别是计算机在计算速度、传输速度、存储容量等方面的极大提高和在各行各业的迅速普及计算机图像处理技术也迅速发展并广泛应用在信息社会中起到越来越重要的作用。人类所获得的70%以上的外界信息是来自眼睛摄取的图像。图像是人类获取视觉信息的主要途径。所谓“图”就是物体透射或者反射光的分布，“像”是人的视觉系统接

3、收图的信息而在大脑中形成的印象或认识。前者是客观存在的后者是人的感觉图像是两者的结合。在许多场合中没有其他形式比图像所表达的信息更丰富和更真切。将图像技术和计算机技术结合在一起形成了数字图像处理与分析技术。数字图像处理与分析技术在不同领域的应用产生了不同的应用学科。目前已发展了多门相关的应用学科计算机视觉、机器人视觉、模式识别与人工智能、数字光学测量和数字摄影测量学等。数字图像处理与分析技术已经和计算机一样成为科学研究中的一种基本、通用的工具。图像匹配技术是计算机视觉中的一个关键技术很多应用领域都离不开数字图像的匹配技术。计算机所处理的是数字图像匹配技术

4、就是如何利用数字图像处理技术来求解对应性的问题。1・2国内外发展现状图像匹配国内外研究现状图像匹配在近几十年来一直是人们研究的热点和难点最早的研究是在70年代美国从事飞行器辅助导航系统等军事应用研究中提出来的。经历了10多年的发展从80年代以后其应用逐步从原来单纯的军事应用扩大到其它领域。国内外现阶段对图像匹配研究主要是以提高匹配的精度和速度为主同时对匹配方法的通用性及可靠性也有一定要求。已研究比较多的匹配方法主要分为基于图像灰度的匹配方法和基于图像特征的匹配方法。基于灰度相关的图像匹配方法主要处理不存在旋转的匹配对象且已经提出了各种各样针对灰度匹配的方

5、法如Leese于1971年提岀的MAD算法BarneaDI和S订verman于1972年提出了序贯相似性检测法一SSDA紧接着又提岀了归一化积相关算法一NC这些方法在时间复杂度或匹配精度上均存在一定问题不适应于实际的匹配应用。对各种匹配快速算法的研究主要是从尽可能减少匹配运算量或搜索的位置数这两个角度入手。后分别对MAD、NCC和SSDA等经典模板匹配算法进行改进以提高匹配速度将多个算法进行融合以提高匹配速度和准确度又提出新的匹配方法即基于图像灰度值编码的匹配方法较传统匹配算法在速度上提高了一个数量级但其仅适应于矩形匹配对象且对局部光照变化非常敏感从而影

6、响匹配准确度。但在实际应用当中一般以不规则匹配对象居多且环境的光照变化也是非常不稳定因素因此算法设计过程中必须考虑这儿个因素。典型的还有在搜索策略上进行改进的一系列方法分层搜索技术、遗传算法、最小二乘、模拟退火、能量最小、削减搜索分支、多了区域相关匹配等。匹配速度主要从两个方面来分析一方面分析在同样硬件环境下同样匹配精度和要求下比较所研究方法和其它方法的实际运算时间。另一方面分析算法进行算法时间复杂度的比较。由于基于灰度相关的图像匹配方法不能解决匹配对象存在旋转情况下的匹配问题所以继续研究基于特征的图像匹配方法主要是针对匹配对象存在旋转情况下的匹配方法。

7、最早对旋转图像的匹配研究是遍历的旋转搜索法每旋转一个角度计算相关性或先估计一个旋转角度在这个估计角度范围内进行遍历搜索很显然该方法速度非常慢。FarhanUllah提出了方向码方法利用图像方向码的直方图进行相关性比较其前提条件是己知道匹配图像的大致旋转角度如果是任意角度就将模板在360内任意可能角度旋转以后再跟待搜索图匹配速度很慢。1992年Tsai提出了圆投影匹配方法用一个圆环内的象素平均值进行匹配可降低噪声的影响。同时不变矩方法在图像珏配中的应用也I•分广泛但其计算量大匹配速度慢不满足匹配的实吋性要求。对旋转图像的研究重点是如何更有效地在原图像和变换

8、后的图像中提取旋转、缩放、尺度变换等不变特征以提高匹配精度和匹配速度。常使用的特