面向多角度数字航空影像的多基元多层次可靠匹配方法

多角度倾斜影像的摄影测量是国际学术界研究的热点前沿，针对城市、森林等复杂地区多角度数字航空影像摄影测量自动化面临的遮挡难题，本申请提出多角度影像多基元多层次密集匹配的方法。该方法以规则格网划分的空间平面作为匹配基础，在移动高程平面约束下实现基于特征点、特征线、"地面元"相结合的多基元多层次可靠匹配。本申请系统地研究多角度影像可靠匹配过程中像方与物方相结合的几何约束模型、特征匹配与密集匹配相结合的多层次匹配方法等内容，充分利用多角度影像的冗余信息，根据匹配基元的投影光束选择影像进行匹配，密集匹配过程中采用基于高度的遮挡检测和物方铅垂线约束相结合的方法自动生成区域遮挡图，有效地解决影像匹配中的遮挡问题。该研究对基于摄影测量的真正射影像自动生成和三维自动重建等提供了新的有效途径，并将有力促进航空摄影测量在快速成图、地理信息更新、灾害监测和应急响应等方面的广泛应用。

本项目针对城市地区多视航空影像匹配的难点问题，如遮挡问题，密集匹配，匹配结果可靠性等问题，系统地研究了多视影像可靠匹配过程中像方和物方相结合的几何约束模型，特征匹配与密集匹配相结合的多层次匹配算法以及有效解决遮挡问题的关键技术。研究提出一种多匹配基元集成的多视影像密集匹配算法。该算法利用规则格网划分的空间平面作为基础，对影像上特征点、特征线，物方面元三种匹配基元逐级进行匹配。主要工作如下：.(1)移动高程平面约束的多视影像特征点匹配。通过移动平面到不同高程值位置，利用多视影像上特征点投影范围和平面元位置相互制约，实现特征点和平面元的同时匹配，为后续匹配提供可靠的同名点及初始DSM。.(2)数字影像直线提取。提出三种改进的直线提取算法：结合边缘编组的Hough变换直线提取算法、基于改进Freeman链码的边缘跟踪及直线提取算法、叠置分区作用下相位编组直线提取算法。并选取典型试验影像，对现有的直线提取算法及改进算法进行直线提取试验，并与目前最前沿的直线提取算法(LSD算法)进行比较。结果表明，所提算法均能取得较好的直线提取结果，其中叠置分区算法能达到与LSD算法相当的水平。.(3)直线匹配。在特征点匹配和直线提取结果的基础上，研究采用两种算法实现直线匹配。分别尝试了同名点及高程平面约束下的直线匹配算法和边缘视差连续性约束下的特征线匹配算法。后者实现了“以点代线”、“以直代曲”的特征线匹配，两种算法均能取得较好的匹配结果，正确率均达到97%以上。.(4)基于物方面元的多视影像密集匹配。提出基于高度的遮挡检测算法和物方铅垂线轨迹约束相结合的多视影像密集匹配算法。根据遮挡检测结果选择未发生遮挡的影像进行匹配，有效避免了遮挡对匹配产生的影响。该研究为后续真正射影像自动生成和基于影像的三维重建提供基础的数据支持。