基于局部不变特征的航空影像自动匹配方法研究

【类型】学位论文

【作者】江晓欢 

【关键词】 历史航空影像 自动匹配 局部不变特征 MSER 自适应中值滤波

【摘要】历史航空影像资料真实地记录了摄区拍摄历史时期的土地覆被、地表形态、自然景观以及环境状况,是研究地区地表演化、环境变迁的珍贵资料。但馆藏历史航空影像数据,由于年代久远,多数缺少航摄参数,无法利用以详细航摄资料为前提的传统定向方法进行影像间相互位置关系的确定,同时历史航空影像的巨大数据量,也使得人工选取控制点进行影像定向的方法变得困难重重。而相对定向是进行航带空中三角测量的基础性步骤,其效果直接影响航空摄影像片在应用中的质量与可靠性。因此,如何自动获取航空影像间的同名像点,进而实现航空影像的自动匹配和自动相对定向显得尤为关键。图像匹配研究利用两幅或多幅影像中的特征,寻找一种空间变换使其在空间上一致,该研究已经在诸如巡航导弹制导、图像融合、三维街景制作等领域成功应用。而基于局部不变特征的图像匹配方法能够在观测条件变化大、遮挡和杂乱干扰的情况下获得可靠的匹配,满足对航空影像进行自动相对定向的要求,恢复航空影像之间的正确位置关系。本文在此背景下,为解决缺少航摄资料的航空影像自动匹配与自动相对定向问题,主要在以下几个部分进行探讨：(1)局部不变特征的提取。本文探讨了目前无控制点航空影像定向的方法,将最大稳定极值区域(MSER)算法应用于航空遥感影像自动匹配,针对航空遥感影像噪声较多的情况,提出采用自适应中值滤波(RAMF)算法改进MSER特征检测算法,取得了较为理想的效果。(2)局部不变特征的描述及匹配。对航空影像采取MSER特征提取后,对多边形的特征区域进行转换,使其可以利用SIFT特征描述方法进行描述,并利用BBF匹配搜索算法进行匹配点的搜索,同时利用RANSAC算法进行匹配点对的进一步优化。结果表明,经过自适应中值滤波以及RANSAC算法优化后,能够较好地实现航空影像的匹配。(3)航空影像的自动相对定向。根据摄影测量理论,在采用Canny边缘检测算法提取框标边缘,利用Hough变换获取航空像片框标扫描坐标的基础上,进行航空影像的自动内定向。利用左右两幅航空遥感影像自动匹配的匹配点实现航空遥感影像的自动相对定向。

【学位名称】硕士

【学位授予单位】南京师范大学

【学位授予年度】2016

【导师姓名】江南

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