线阵影像多视匹配自动提取DSM的理论与方法

论文摘要

本文以航空、航天遥感测绘的规模化、自动化与智能化进程为背景,围绕线阵影像多视匹配自动提取数字表面模型(Digital Surface Model,DSM)的理论与方法,系统、深入地研究了多视匹配影像的预处理、点元素和线元素的多视匹配模型与策略以及DSM自动提取流程等方面的内容,取得了一定的进展。本文完成的工作主要有:1.针对L0级ADS40航空线阵影像,设计了几何校正、自适应平滑滤波与Wallis滤波相结合的影像增强、小波影像金字塔等预处理方法及流程,为多视匹配提供高质量的原始影像数据;2.研究并比较了线阵影像的点元素多视匹配模型,引入了线阵影像的准核线概念,给出了模型的准核线搜索方向、匹配检查方法与工作过程。研究表明,多视匹配模型能够利用冗余影像信息,减小信息盲区,提高匹配成功率;3.分析了点元素多视匹配模型在相似特征、遮挡特征上的匹配优势,深入研究了该模型在断裂特征上的误匹配原因,设计了断裂特征的窗口自适应扩展算法;4.改进了基于支配点的线元素模拟方法。在兼顾线元素几何特性与灰度特性的情况下,利用支配点的多视匹配结果,间接完成线元素的多视匹配任务;5.提出了相关窗口变换、自适应窗口变换、基于特征引导的视差格网补偿、准核线约束下的多视最小二乘等点元素多视匹配策略,分析了匹配策略的原理与作用,给出了匹配策略与点元素多视匹配模型的结合方式和工作过程。在此基础上,通过实验验证了匹配模型与策略在密集格网点上的匹配可靠性;6.分析了匹配测度、概率松弛法匹配检查、线性B样条边缘重建等线元素多视匹配策略,利用线元素及其支配点的灰度特性,通过匹配检查,提高匹配结果可靠性,重建三维边缘;7.以多视匹配模型与策略为基础,建立了线阵影像多视匹配提取DSM的自动化流程,探讨了DSM自动生成过程中一些关键技术问题,如线段约束条件下的DSM三角网生成与DSM格网化内插等。实验表明,本文提出的DSM自动化生成方法能够用于从线阵影像中自动提取DSM。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 国内外研究现状及分析
• 1.2.1 国外相关领域的研究现状
• 1.2.2 国内研究现状
• 1.2.3 主要限制因素
• 1.3 论文研究内容与结构
• 第二章 航空线阵影像获取与预处理
• 2.1 引言
• 2.2 数字航摄相机ADS40
• 2.2.1 相机构成与技术参数
• 2.2.2 传感器模型
• 2.3 ADS40影像预处理
• 2.3.1 几何校正
• 2.3.2 滤波增强
• 2.3.2.1 自适应平滑滤波
• 2.3.2.2 Wallis滤波
• 2.3.3 影像金字塔
• 2.4 本章小结
• 第三章 线阵影像多视匹配模型
• 3.1 引言
• 3.2 点元素多视匹配
• 3.2.1 点元素多视匹配模型
• 3多视匹配模型'>3.2.1.1 GC³多视匹配模型
• 3.2.1.2 AMMGC多视匹配模型
• 3.2.1.3 MVLL多视匹配模型
• 3.2.1.4 多视匹配模型综合比较
• 3.2.2 点元素多视匹配的优势与技术要点
• 3.2.2.1 相似特征的多视匹配优势
• 3.2.2.2 遮挡特征的多视匹配优势
• 3.2.2.3 断裂特征的多视匹配技术特点
• 3.3 线元素多视匹配
• 3.3.1 线元素的表示模型
• 3.3.2 基于支配点的线元素多视匹配模型
• 3.4 实验与分析
• 3.5 本章小结
• 第四章 线阵影像多视匹配策略
• 4.1 引言
• 4.2 点元素多视匹配策略
• 4.2.1 相关测度策略
• 4.2.2 影像金字塔传递匹配策略
• 4.2.3 相关窗口变换策略
• 4.2.4 自适应窗口变换策略
• 4.2.5 基于特征引导的视差格网补偿策略
• 4.2.6 反向匹配检查策略
• 4.2.7 概率松弛法整体匹配策略
• 4.2.8 准核线约束下的多视最小二乘优化策略
• 4.3 线元素多视匹配策略
• 4.3.1 相关测度策略
• 4.3.2 概率松弛法匹配检查策略
• 4.3.3 基于支配点的线性B样条边缘重建策略
• 4.4 实验与分析
• 4.5 本章小结
• 第五章 DSM自动提取与分析
• 5.1 引言
• 5.2 DSM自动提取流程
• 5.3 DSM三角网生成与内插
• 5.3.1 线段约束下的DSM三角网生成
• 5.3.2 DSM格网化内插
• 5.4 DSM精度分析与质量检查
• 5.5 实验与分析
• 5.6 本章小结
• 第六章 总结与展望
• 6.1 总结
• 6.2 展望
• 参考文献
• 作者简历 攻读硕士学位期间学术科研情况
• 致谢