城市遙感像對立體匹配及三維重建研究.pdf

1、隨著人類社會的迅速發(fā)展，越來越多圖像方面的應用需求從傳統(tǒng)的二維平面圖像過渡到三維立體圖像。同時，由于遙感技術的發(fā)展，以及對地觀測的有關應用的需要，遙感影像的三維重建得到了全世界各個國家的密切關注。在三維重建系統(tǒng)中，立體匹配技術作為一項核心技術，其匹配結果的好壞直接影響著重建結果的精細程度。此外，在初步完成三維重建之后，利用對影像內(nèi)容具有針對性的修正手段，能夠進一步彌補匹配結果中的不足，從而得到更加精良的重建結果。本文主要針對傳統(tǒng)立體匹配

2、和三維重建方法在城市區(qū)域遙感影像重建過程中所遇到的困難和瓶頸進行深入研究。
　　本文首先介紹了立體匹配和三維重建技術的發(fā)展歷程和研究現(xiàn)狀。在對立體匹配方法進行介紹時，按照匹配基元的差異，總結了各類匹配方法的特點，并分析了傳統(tǒng)立體匹配方法對城市遙感影像進行匹配時的缺陷。在介紹三維重建技術時，則通過對比雙目視覺系統(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匹配所必

3、要的預處理方法。為了縮小立體匹配過程中的搜索空間，減少匹配時間，本文先研究了攝影測量領域中核線的有關理論，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步驟。通過實驗，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。
　　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，并分析了各自在對城市遙感影像進行匹配時存在缺陷的原因。為了獲得更好的立體匹配效果，首先對預處理部分提取得到的建筑物邊緣直線段進行了線匹配，并將結果作為約束條件進一步縮小了各像素的匹配搜索范圍。然后，經(jīng)過對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，并結合自適應窗口的方法，提出了邊緣保護的城市遙

5、感像對立體匹配方法，有效地改善了建筑物區(qū)域的匹配精度。
　　最后，為了實現(xiàn)精細的城市區(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。在驗證了該解算方法的精確度后，通過真實場景的解算重建結果和LiDAR獲取的同一區(qū)域地面真實高度數(shù)據(jù)進行對比，發(fā)現(xiàn)在陰影區(qū)域和建筑物邊緣區(qū)域中，重建結果與真實情況有較大誤差。對于陰影區(qū)域中的誤差，本文先進行了陰影提取，接著采用鄰域比例閾值最小值的方法對其中的像素高度進行了擬合修正。而