面向航空影像镶嵌的接缝线网络自动生成与优化方法研究

数字正射影像产品生产的自动化是摄影测量与遥感发展追求的目标之一，在以航空影像为数据源进行数字正射影像产品的生产过程中，由于航空摄影高度较低，摄影角度对获取影像的影响较大，影像间重叠区域的差异也较大，这也使航空影像的镶嵌处理更为困难。本项目针对当前航空影像大区域范围影像镶嵌应用中存在的镶嵌质量、效率以及自动化程度等问题，以接缝线网络的自动生成与优化为重点，主要研究内容包括：（1）进一步完善顾及重叠的面Voronoi图理论；（2）研究基于Voronoi图的接缝线网络自动生成方法；（3）结合重叠区域影像的色彩差异与纹理差异，研究接缝线网络的自动优化方法。所研究的算法将被集成到影像匀光与镶嵌软件中，并在实际的生产应用中进行验证优化。通过本项目的研究，为航空影像的镶嵌处理提供理论基础与核心算法，使其尽可能的满足现阶段正射影像产品自动化生产与快速更新的业务需求。

本项目针对当前航空影像大区域范围影像镶嵌应用中存在的镶嵌质量、效率以及自动化程度等问题，以接缝线网络的自动生成与优化为重点，主要研究：(1)完善顾及重叠的面Voronoi图(Area Voronoi Diagrams with Overlap, AVDO)理论；(2)研究基于AVDO的接缝线网络自动生成方法；(3)研究接缝线网络的自动优化方法。. 项目按计划进行，顺利完成了既定的研究目标。通过三年的研究，研究完善了AVDO的理论，优化了生成算法，并基于AVDO对接缝线网络的自动生成与优化进行了深入的研究。在AVDO理论及接缝线网络生成方面，进一步分析证明了AVDO的相关性质，提出了更为通用的生成方法，可适用于复杂的重叠情况，在此基础上针对影像镶嵌的需求，提出了适用于影像有效范围为凸多边形的接缝线网络自动生成方法；在接缝线网络优化方面，结合差值影像与梯度影像，提出了基于像素差异的方法，优化了接缝线搜索时差异矩阵的计算，为了进一步优化接缝线的走向，保持建筑物等目标的完整性，提出了基于分割的优化方法，该方法由于基于区域信息而不是像素信息对接缝线进行优化，因此在全局上更优，是一种对象级的方法。基于提出的接缝线网络自动生成及优化方法，设计实现了大区域范围航空影像镶嵌时接缝线网络的自动生成与优化算法，并将其集成到了影像匀光与镶嵌软件ImageDodging5.0中，在多家生产单位得到了广泛应用，并在敦煌壁画影像的镶嵌处理以及多颗遥感、资源系列卫星预处理系统中的视场拼接、双相机拼接等处理中得到了成功应用，切实解决了多种实际应用需求。项目组还将接缝线网络应用到了航空影像的色彩一致性处理方面，提出基于网络的色彩均衡方法，进一步扩展了接缝线网络的应用范围。. 相关研究成果已发表6篇学术论文(1篇SCI论文，4篇EI论文)，并于第22届国际摄影测量与遥感大会作口头报告1次，申请发明专利4项(已授权2项)，软件著作权1项，获2011年全国优秀博士学位论文以及2010年湖北省优秀博士学位论文，并获国家科技进步奖二等奖一项(排名第10)，教育部科技进步奖一等奖一项(排名第11)以及测绘科技进步奖二等奖一项(排名第7)。另外，还培养了4名博士和3名硕士研究生。除已发表论文外，还向SCI二区期刊TGRS投稿2篇，其中1篇已返回意见正在修改中。