多基线立体匹配中的立体择优模型构建及去冗方法研究

Consistent study of multi-baseline stereo matching technique shows that, form the information integration point of view, the emphasis of multi-baseline technique study relies not on using all available matching stereos, but on using the most appropriate one or a few significant matching stereos. So, it would obtain the most reliable matching results under the minimum negative influences. Therefore, stereo selecting model construction and redundancy removing analysis is a crucial research step for the development of multi-baseline stereo matching technique, and thus, has great research value for further improving the precision and efficiency of multi-baseline image matching technique.. The main research contents of this project are the analysis of relationships between overlappig stereo number and stereo matching precision, the matching quality analysis and indexing of stereo images, and the stereo selecting matching and redundancy removing analysis. The objective of this project is to solve the problem of how and how many matching images to be used, and then to enrich and extend the application area of multi-baseline stereo matching techqnie, and finally, to provide technique basis for the optimization of the efficiency, reliablity, and intelligence of multi-baseline stereo matching system.

多基线立体匹配技术的持续研究表明：在影像信息综合利用方面，其技术研究重点不在于能否使用所有的立体像对，而是从中选择某一个或者多个最为显著的立体像对，在最小的不利因素影响下，获取最佳匹配效果，降低质量较差影像的负面平均效应。因此，立体像对的择优模型构建与去冗方法研究是多基线立体匹配技术发展过程中的必经阶段，对于深入提高多基线立体匹配的精度和效率具有重要意义。. 本项目的研究内容包括“重叠影像数量”与“立体匹配精度”局部平衡解研究，多重叠立体匹配影像的筛选和排序技术研究，多立体像对的择优匹配与信息去冗方法研究。项目的研究目标为：解决多基线立体匹配过程如何使用匹配影像，需要使用多少匹配影像这一问题，丰富并拓展多基线多基线立体匹配技术的应用领域，为进一步提高多基线立体匹配系统的工作效率、智能化程度和可靠性提供技术支撑。

“密集”、“全方位”、“轰炸式”摄影方式下，多基线立体匹配技术研究重点不在于使用所有的重叠影像，而是在于从中选择一个或者多个最为显著的立体像对，在最少“伪信息”的影响下，获取影像像点的最佳匹配效果。因此，多基线立体匹配技术需要对重叠影像进行去冗，通过择优方法来提升匹配性能。. 本课题首先剖析了“重叠影像数量”与“立体匹配精度”矛盾体，从理论上分析了地物遮挡、地物阴影、移动物体以及摄影基线变化等因素引起的匹配不确定性，得到了“负信息影像”需要通过择优手段进行“去伪存真”这一结论，从理论上证明了多基线立体影像择优匹配和去冗的必要性。. 本课题随后制定了多基线立体影像择优匹配和去冗研究方案，并对关键技术进行了重点攻关，主要包括：研究了多立体像对择优匹配过程中的基准影像设定方法，给出了基准影像的选取规则、变换思想和主要步骤，从科学角度上分析并解决了基准影像设定难题；研究了基于物像结合的影像初筛选与优筛选方法，科学考虑了影像筛选过程中相机视野、摄影光线夹角、地面面片光度一致性因素，获取了匹配质量较好的影像数据集；研究了半全局约束下的多基线立体影像匹配模型，通过半全局约束，摆脱了像点的匹配独立性；研究了多基线立体影像质量分析与标识阈值方案，通过设定的经验阈值表，在局部影像特征空间上，分析并标识多度重叠影像的匹配质量；研究了多基线立体影像特征引导点对的提纯优化方法，运用奇异值分解方法，获取了可靠的特征引导点对；研究了基于特征点引导的多基线立体影像择优匹配方法，对搜索影像的匹配质量进行分析、排序，获取等价且择优后的多基线立体匹配结果。. 本课题最后采用多类型航空航天影像数据，进行了多基线立体影像择优匹配和去冗实验，实验结果表明：本课题方法能够从多度重叠影像中选择一个或者多个最为显著的立体像对，在最小的不利因素影响下，降低质量较差影像的负面平均效应，获取最佳匹配效果，实现了课题研究目标。