广义立体相对三维重建

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1、基于广义立体像对的三维重建方法研究1.研究背景及意义研究背景军事应用迫切需要直接利用卫星遥感影像进行重点军事目标区域的中、小比例尺地形数据获取和全球重点军事目标区域三维模型的重建城市导航系统目的地导航定位、最优路径选择等城市应急系统灾害覆盖范围预测、灾害影响评估、人群疏散迁移等1.研究背景及意义研究意义尽管目前可以得到的遥感影像种类很多，但是对某些地区仍然存在下列两个主要问题：立体影像很少，甚至没有立体影像即使有立体影像，但价格很昂贵存在以下制约原因：政治原因（对非盟国或地区实行信息封锁）价格昂贵原因（立体遥感影像价格比

2、一般影像高几倍）数据缺失原因（许多特殊地区或目标往往没有同一卫星资源的立体影像）安全保密原因（特殊敏感地区的高分辨率立体影像常不提供）1.研究背景及意义解决方法利用单张高分辨率影像构建三维立体模型代表软件：GoogleEarth（KeyholeRSSatelliteResource）SilverEyetoMicrosoftMSNVirtualEarth（Prof.VincentTao）MIHEA（Prof.PooyaSarabandi,DigitalGlobeCorp.Ltd）3D-London™releasedbyIm

3、ageCat2006.07GoogleEarthbyGoogleCorp.LtdMicrosoftMSNVirtualEarth1.研究背景及意义利用广义立体像对构建三维立体模型利用不同来源的各种遥感影像（包括光学影像、LIDAR和SAR影像等）构建广义上的“立体影像对”，快速重建三维地面模型，生成目标的三维景观图，为实施远程精确打击等军事应用、城市智能导航和各种应急系统的建立等提供依据2.“广义立体像对”的概念立体像对（Stereopair）：从不同摄站摄取的具有重叠影像的一对像片。——《测绘学名词》北京科学出版社20

4、02广义立体像对（GeneralizedStereopair）：从具有重叠区域的任意两单张影像所构建的立体影像点、线以及图斑。2.“广义立体像对”的概念如果两个单张影像的传感器模型和摄影平台、摄影条件等都一样，广义立体像对则等同于传统的立体像对。因此，二者有着以下的区别和联系：构建立体的基本单元整体与局部影像本身的选择条件单一与多元构建立体的复杂程度简单与复杂2.“广义立体像对”的概念构建广义立体像对的主要步骤影像的规范化处理基于RFM的广义立体空间前方交会模型研究构建广义立体像对，提取三维信息2.“广义立体像对”的概念

5、针对目标基本单元：来自多源影像的同名像点、线以及图斑意义现实意义开源：最大限度利用现有影像资源，扩大信息量节流：节省昂贵费用增效：实现快速三维信息提取和目标重建数学意义等同于传统立体像对的数学意义3.常用影像定位方法多项式法共线方程式法直接线性变换法仿射变换法有理函数模型法3.常用影像定位方法不同空间坐标系之间的坐标转换高斯正反算广义大地坐标微分公式3.常用影像定位方法4.影像的规范化处理规范化的原因传感器的不同，导致影像的空间分辨率、色彩和影像尺寸等方面都存在不同。规范化的目的使两幅影像统一到同一个标准之下，以便进行同

6、名像点自动化匹配的算法研究。4.影像的规范化处理规范化的方法影像空间分辨率的规范化处理影像色彩的规范化处理影像尺寸的规范化处理4.影像的规范化处理影像空间分辨率的规范化处理基本思路：通过改变影像的空间分辨率，使得左右影像在分辨率上达到一致。从本质上讲，这是一种针对影像的重采样方法。常用方法：双三次卷积法双线性插值法最邻近像元法4.影像的规范化处理常用色彩空间RGB空间:加色模型空间，自然界中任何一种色光都可由R、G、B三基色按不同的比例相加混合而成，用于光照、视频和屏幕图像编辑HIS空间：用色调（Hue）、色饱和度（Sa

7、turation）和亮度（Intensity）来描述颜色，根据日常生活中人眼的视觉特征而制定CMYK空间减色模型空间，三基色是青（Cyan）、品红（Magenta）和黄（Yellow），K表示黑色（BlackInk），用于彩色印刷或打印Lab空间/LUV空间国际照明委员会（CIE）制定，由光度分量（L）和两个色度分量a分量（从绿到红）和b分量（从蓝到黄）组成4.影像的规范化处理影像色彩的规范化处理彩色影像到彩色影像的规范化处理通过一系列的彩色空间的转换，把二者统一到同一种色彩空间下RGB白黑HISRGB0°120°240

8、°R′0°白黑H′I′S′G′B′120°240°R′G′B′4.影像的规范化处理RGB红绿蓝黑白黄青品红(1,0,0)(0,1,0)(0,0,1)4.影像的规范化处理白黑HISRGB0°120°240°4.影像的规范化处理彩色影像到全色影像的规范化处理利用彩色影像到黑白影像的计算原理，把二者统一成黑白影像RGBGr