城市遙感像對(duì)立體匹配及三維重建研究.pdf

1、隨著人類社會(huì)的迅速發(fā)展，越來(lái)越多圖像方面的應(yīng)用需求從傳統(tǒng)的二維平面圖像過(guò)渡到三維立體圖像。同時(shí)，由于遙感技術(shù)的發(fā)展，以及對(duì)地觀測(cè)的有關(guān)應(yīng)用的需要，遙感影像的三維重建得到了全世界各個(gè)國(guó)家的密切關(guān)注。在三維重建系統(tǒng)中，立體匹配技術(shù)作為一項(xiàng)核心技術(shù)，其匹配結(jié)果的好壞直接影響著重建結(jié)果的精細(xì)程度。此外，在初步完成三維重建之后，利用對(duì)影像內(nèi)容具有針對(duì)性的修正手段，能夠進(jìn)一步彌補(bǔ)匹配結(jié)果中的不足，從而得到更加精良的重建結(jié)果。本文主要針對(duì)傳統(tǒng)立體匹配

2、和三維重建方法在城市區(qū)域遙感影像重建過(guò)程中所遇到的困難和瓶頸進(jìn)行深入研究。
　　本文首先介紹了立體匹配和三維重建技術(shù)的發(fā)展歷程和研究現(xiàn)狀。在對(duì)立體匹配方法進(jìn)行介紹時(shí)，按照匹配基元的差異，總結(jié)了各類匹配方法的特點(diǎn)，并分析了傳統(tǒng)立體匹配方法對(duì)城市遙感影像進(jìn)行匹配時(shí)的缺陷。在介紹三維重建技術(shù)時(shí)，則通過(guò)對(duì)比雙目視覺系統(tǒng)的三維重建方法和其他方法的性能和適用性，體現(xiàn)了研究本課題的必要性和重要性。
　　接著，本文研究了城市遙感像對(duì)匹配所必

3、要的預(yù)處理方法。為了縮小立體匹配過(guò)程中的搜索空間，減少匹配時(shí)間，本文先研究了攝影測(cè)量領(lǐng)域中核線的有關(guān)理論，并利用核線約束將匹配搜索范圍從二維空間縮小至一維。對(duì)于包含大量建筑物的城市區(qū)域而言，建筑物的邊緣信息是最為豐富的特征，因此在預(yù)處理部分提出了一種建筑物邊緣直線段的提取方法。該方法包含邊緣保持的圖像濾波、直線段提取以及直線段的修正三個(gè)步驟。通過(guò)實(shí)驗(yàn)，證明了該方法能夠有效地從城市區(qū)域遙感影像中提取出比一般直線段提取方法更符合真實(shí)情況的建

4、筑物邊緣的直線段，為后續(xù)的立體匹配工作打下基礎(chǔ)。
　　在提出本文的立體匹配方法之前，本文先研究了目前常用的傳統(tǒng)立體匹配方法，并分析了各自在對(duì)城市遙感影像進(jìn)行匹配時(shí)存在缺陷的原因。為了獲得更好的立體匹配效果，首先對(duì)預(yù)處理部分提取得到的建筑物邊緣直線段進(jìn)行了線匹配，并將結(jié)果作為約束條件進(jìn)一步縮小了各像素的匹配搜索范圍。然后，經(jīng)過(guò)對(duì)比多窗口匹配模板和單窗口模板的差異，體現(xiàn)了多窗口模板的優(yōu)點(diǎn)，并結(jié)合自適應(yīng)窗口的方法，提出了邊緣保護(hù)的城市遙

5、感像對(duì)立體匹配方法，有效地改善了建筑物區(qū)域的匹配精度。
　　最后，為了實(shí)現(xiàn)精細(xì)的城市區(qū)域三維重建，本文先研究了基于RFM模型的地面高度最小二乘解算方法。在驗(yàn)證了該解算方法的精確度后，通過(guò)真實(shí)場(chǎng)景的解算重建結(jié)果和LiDAR獲取的同一區(qū)域地面真實(shí)高度數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，發(fā)現(xiàn)在陰影區(qū)域和建筑物邊緣區(qū)域中，重建結(jié)果與真實(shí)情況有較大誤差。對(duì)于陰影區(qū)域中的誤差，本文先進(jìn)行了陰影提取，接著采用鄰域比例閾值最小值的方法對(duì)其中的像素高度進(jìn)行了擬合修正。而