航空多視影像的傾斜影像同名點獲取方法和裝置的制造方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及航空攝影領域，具體而言，涉及航空多視影像的傾斜影像同名點獲取 方法和裝置。
【背景技術】
[0002] 航空攝影（aerialphotography)，又稱航拍，是指在飛機或其他航空飛行器上利 用航空攝影機攝取地面景物像片的技術。按像片傾斜角分類（像片傾斜角是航空攝影機主 光軸與通過透鏡中心的地面鉛垂線（主垂線）間的夾角），可將攝影方式分為垂直攝影和傾 斜攝影。
[0003] 其中，傾斜攝影技術是近些年國際測繪領域發(fā)展起來的一項高新技術，它突破了 過去正射影像只能從垂直角度拍攝的局限，通過在同一飛行平臺上搭載多臺傳感器（不同 照相機的主光軸與地面的夾角不同），進而在飛行的同時從垂直和傾斜的多個不同角度獲 取多視影像（垂直影像和傾斜影像）。
[0004] 拍攝多視影像的目的是獲取更多的地面信息（如編輯地圖、立體圖像合成等），其 中，編輯地圖或者是立體圖像合成的基礎便是影像匹配，具體為將兩張或多張影像進行拼 接。影像匹配作為攝影測量的基本問題之一，無論是空中三角測量階段獲取連接點進行區(qū) 域網平差，還是后期建模過程中的密集匹配，都需要將影像匹配做為基礎。傾斜航空多視影 像具有多個視角覆蓋范圍，一方面大大提高信息的冗余度，另一方面由于影像拍攝角度的 不同給多視匹配帶來了更大的挑戰(zhàn)。進而，如何快速，且準確的獲取多視影像上的同名點坐 標，進而獲取地物的三維信息，是多視影像匹配的關鍵。
[0005] 一般而言，影像的匹配的內容包括：匹配基元，搜索策略和判別準則，具體而言：
[0006] 1，匹配基元，
[0007] 匹配基元就是進行影像匹配過程中，所選擇的要素（點、線、面）。通常，所采用和 描述的影像匹配方法都是基于點基元的影像匹配，（以下所稱的影像匹配，都是基于點基元 的匹配）。理論上，影像上每一個像素就是一個點基元，但事實上我們都是選取具有紋理特 殊性和重復性（例如房屋的角點）的像素作為點基元（以下稱為特征點）；在每張影像上， 通過特征檢測算子獲取大量的特征點，作為匹配基元。
[0008] 2,搜索策略，
[0009]對一張影像上的任意一個特征點，在另一張影像上的獲取其可能的同名點（指實 際地理坐標相同的位置在另一張影像上所成像的點，以下稱之搜索影像和候選點）的過 程，這個過程就是搜索策略，一般而言，影像匹配算法的不同主要都集中體現(xiàn)在搜索策略的 變化上。
[0010] 一個最簡單的搜索策略就是窮舉法，即搜索影像上的每一個特征點都作為候選 點，這是一種最顯而易見的解決方法；事實上，在影像的獲取過程中，通常相機是按照一定 的軌跡進行拍攝的，又或者具備其他的輔助信息（位置姿態(tài)），我們通常利用這些已知的幾 何關系縮小候選點的搜索范圍，例如核線幾何約束，如圖1所示：
[0011] 根據同名光線對對相交的原理，假設SI和S2分別為影像Il和12的拍攝位置，Pl 為影像Il上的某一特征點，其在12上的同名點為p2,則同名光線Slpl，S2p2相交于空間 點P。
[0012] 顯然Slpl，S2p2和S1S2三條光線是共面的，而pi的同名點p2必然落在這個平面 與影像12的交線上，這條交線稱為點pi在影像12上的核線。利用這條核線可以約束候選 點的搜索范圍，這就是核線幾何約束。
[0013] 3,判別準則，
[0014] 判別準則就是確定兩個圖像上的特征點是否為同名點的判斷標準。一般而言，影 像匹配是利用待匹配點和候選點各自所在的影像區(qū)域紋理窗口（以特征點為中心N*N的窗 口）信息進行判斷的，如圖2所示，比較的是圖中左部窗口中圖像和右部窗口中圖像的相似 度。兩個窗口的中心為一對待判定的同名點對，相關系數(shù)的計算公式如下：
【主權項】
1. 航空多視影像的影像同名點獲取方法，其特征在于，包括： 獲取視角相同的多張參考影像； 確定多個參考物方元，每個所述參考物方元是由多個參考影像中指定兩個參考影像的 參考特征點所得到的； 若全部所述參考物方元的相似度均小于預定閾值，則根據全部的所述參考物方元確定 優(yōu)化物方元； 根據所述優(yōu)化物方元、目標傾斜影像的姿態(tài)信息，確定目標傾斜影像上與所述參考特 征點相似度最高的特征點作為所述參考特征點的同名點。
2. 根據權利要求1所述的航空多視影像的影像同名點獲取方法，其特征在于，所述確 定多個參考物方元包括： 分別確定多個關聯(lián)影像對，每個所述關聯(lián)影像對中均包含有第一關聯(lián)影像和第二關聯(lián) 影像，同一關聯(lián)影像對中的所述第二關聯(lián)影像包含有第一影像組中，與所述第一關聯(lián)影像 上的參考特征點相似度最高的特征點，所述第一影像組中包含有除所述第一關聯(lián)影像外的 全部參考影像； 將同一關聯(lián)影像對中，第二關聯(lián)影像上與所述第一影像上的參考特征點相似度最高的 特征點作為所述第二關聯(lián)影像的參考特征點； 分別根據每個參考影像對中兩個關聯(lián)影像的參考特征點確定所述參考物方元。
3. 根據權利要求2所述的航空多視影像的影像同名點獲取方法，其特征在于，所述參 考影像均為下視影像。
4. 根據權利要求2所述的航空多視影像的影像同名點獲取方法，其特征在于，所述分 別確定多個關聯(lián)影像對包括： 將多個所述參考影像按照參考特征點的相似度進行關聯(lián)，以確定影像關聯(lián)序列，所述 影像關聯(lián)序列中后一個參考影像上包含有第二影像組的多個參考影像中，與前一個參考影 像上的參考特征點相似度最高的參考特征點，所述第二影像組合中包含有除所述前一個參 考影像外的全部參考影像； 將所述影像序列中，相鄰的兩個參考影像組成一個關聯(lián)影像對。
5. 根據權利要求4所述的航空多視影像的影像同名點獲取方法，其特征在于，所述將 多個所述參考影像按照參考特征點的相似度進行關聯(lián)，以確定影像關聯(lián)序列包括： 選擇指定的一個參考影像作為主影像； 選擇所述主影像上指定的一個特征點作為主影像的參考特征點； 通過核線約束和局部紋理最優(yōu)的查找方式，分別確定除所述主影像外的其他參考影像 上與所述主影像的參考特征點相似度最大的特征點作為待確定特征點； 選擇除所述主影像外的其他參考影像中，包含有相似度最大的待確定特征點的參考影 像作為所述主影像的關聯(lián)影像； 將所述關聯(lián)影像作為主影像和將與前一主影像上的參考特征點相似度最高的待確定 特征點作為當前主影像的參考特征點，并多次執(zhí)行步驟所述通過核線約束和局部紋理最優(yōu) 的方式，分別確定除所述主影像外的其他參考影像上與所述主影像的參考特征點相似度最 大的參考特征點，直至獲取到的關聯(lián)影像已經被作為過主影像； 根據歷次主影像和關聯(lián)影像的關聯(lián)關系，建立影像關聯(lián)序列。
6. 根據權利要求5所述的航空多視影像的影像同名點獲取方法，其特征在于，所述通 過核線約束和局部紋理最優(yōu)的方式，分別確定除所述主影像外的其他參考影像上與所述主 影像的參考特征點相似度最大的參考特征點包括： 將除所述主影像外其余參考影像中的一張參考影像作為待確定參考影像； 根據所述主影像拍攝點的位置信息、所述主影像參考特征點的位置信息和待確定參考 影像拍攝設點的位置信息，確定所述主影像上參考特征點相對于所述待確定參考影像的核 線和確定所述主影像和所述待確定參考影像關于所述主影像參考特征點的初始物方元； 通過調整所述初始物方元的法向量和高程，分別計算在所述待確定參考影像上，且與 所述核線的距離在預定范圍的內每個特征點與所述主影像的參考特征點的最大SNCC系 數(shù)； 將多個最大SNCC系數(shù)中，數(shù)值最大的最大SNCC系數(shù)所對應待確定參考影像上的特征 點作為所述參考影像的參考特征點； 多次執(zhí)行步驟所述將除所述主影像外其余參考影像中的一張參考影像作為待確定參 考影像，直至除所述主影像外的全部參考影像均確定了參考特征點。
7. 根據權利要求3所述的航空多視影像的影像同名點獲取方法，其特征在于，所述根 據所述優(yōu)化物方元、目標傾斜影像的姿態(tài)信息，確定目標傾斜影像上與所述參考特征點相 似度最高的特征點作為所述參考特征點的同名點包括： 將所述優(yōu)化物方元作為所述參考特征點的準確物方元，根據所述目標傾斜影像的姿態(tài) 信息和所述準確物方元，在所述目標傾斜影像上的指定采樣范圍內進行重采樣，以確定目 標影像米樣窗口； 在所述目標采樣窗口中選擇與所述參考特征點相似度最高的特征點作為所述參考特 征點的同名點。
8. 根據權利要求7所述的航空多視影像的影像同名點獲取方法，其特征在于，在步驟 所述根據所述優(yōu)化物方元、目標傾斜影像的姿態(tài)信息，確定目標傾斜影像上與所述參考特 征點相似度最高的特征點作為所述參考特征點的同名點前還包括： 對所述參考影像進行光束法平差處理，以確定所述參考影像的姿態(tài)信息； 根據所述參考影像的姿態(tài)信息和所述相機姿態(tài)，確定所述目標傾斜影像的姿態(tài)信息。
9. 根據權利要求7所述的航空多視影像的影像同名點獲取方法，其特征在于，所述根 據所述優(yōu)化物方元、目標傾斜影像的姿態(tài)信息，確定目標傾斜影像上與所述參考特征點相 似度最高的特征點作為所述參考特征點的同名點還包括： 根據每個參考影像拍攝點的位置信息、每個所述參考影像上參考特征點的位置信息和 目標傾斜影像拍攝點的位置信息，分別確定每個所述參考影像相對于所述目標傾斜影像的 核線； 根據多條所述目標傾斜影像的核線，確定所述目標傾斜影像的采樣范圍。
10. 航空多視影像的影像同名點獲取裝置，其特征在于，包括： 獲取模塊，用于獲取視角相同的多張參考影像； 第一確定模塊，用于確定多個參考物方元，每個所述參考物方元是由多個參考影像中 指定兩個參考影像的參考特征點所得到的； 第二確定模塊，若全部所述參考物方元的相似度均小于預定閾值，則用于根據全部的
【專利摘要】本發(fā)明提供了航空多視影像的傾斜影像同名點獲取方法和裝置，涉及航空攝影領域。本發(fā)明提供的航空多視影像的影像同名點獲取方法，采用先使用相同視角相同的多張參考影像確定優(yōu)化物方元的方式，其通過先使用視角相同的多張參考影像確定了優(yōu)化物方元，再根據確定好的優(yōu)化物方元和目標傾斜影像的姿態(tài)信息確定了參考特征點的同名點，由于相同視角的參考影像的紋理相近，因此得到的優(yōu)化物方元的準確度較高，進而再確定了準確度較高的優(yōu)化物方元之后，每次匹配的時候，只需要根據優(yōu)化物方元再次進行重采樣即可，而不需要每次均調整物方元的方向來，來尋找目標傾斜影像上的SNCC系數(shù)最大的特征點，從而降低了搜索時間，也就提高了匹配效率。
【IPC分類】G06K9-62
【公開號】CN104794490
【申請?zhí)枴緾N201510208194
【發(fā)明人】李英成, 蔡沅鋼, 劉曉龍, 朱祥娥, 羅祥勇
【申請人】中測新圖(北京)遙感技術有限責任公司
【公開日】2015年7月22日
【申請日】2015年4月28日