大重叠度低空图像的多图像匹配方法研究

论文总字数：42548字

摘 要

随着现代化进程的加快，地面等空间信息变化的速度非常快，空间信息对于今天的经济、文化、政治等都具有非常重要的意义。因此空间信息采集变得尤为重要，空间信息的采集主要是通过摄影测量和遥感的方法，而低空摄影测量是获得地面等空间信息的一个重要途径。现在的低空摄影测量具有很大的航向和旁向重叠度，拍摄高度低，分辨率高，拍摄成本低，易于操作等特点，利用这些特点进行图像匹配会达到很好的效果。

本文将介绍一种基于大重叠度的低空图像的图像匹配方法研究，该方法具有匹配速度快，可靠性高等特点。本次研究中将采用FAST（Features from Accelerated Segment Test）算子提取图像的特征点，采用基于共面条件的核线约束条件来缩小图像匹配的范围，采用基于图像灰度值的相关系数法来判断特征点之间的相关性。该方法具有很好的可操作性，不需要对原始数据做任何处理，图像匹配的速度非常快，同时具有较高的准确度。

本文将采用基于VS2013的C#语言进行编写，该语言具有结果简单，功能强大，易于学习等特点。最后会对本实验所采用的算法进行分析优缺点。

关键词：图像匹配；SIFT；核线相关；相关系数；特征提取

Abstract

With the accelerated process of modernization, the ground and space information change very fast, and it is very important to have the space information for today's economy, culture and politics.Information Collection becomes particularly important, and space information collected primarily through photography and remote sensing methods. And low altitude photogrammetry is a very important way to obtain the ground and other space information. Now low-altitude photogrammetry has great course and next to the degree of overlap, shooting low height, high resolution, shoot low cost, easy to operate features, and these features will make image matching to achieve good results.

This article describes a large degree of overlap of the image matching method based on low-level image research, which has a fast matching speed and high reliability. The study will use FAST (Features from Accelerated Segment Test) operator to extract feature points of the images, based on the condition of nuclear coplanar line constraints to narrow the scope of image matching, based on image gray value correlation coefficient method Analyzing the correlation between feature points. The method not only has good operability, without any processing of the raw data, image matching is not only fast, but also has high accuracy and reliability.

This program will be written using the C # language based on vs2013,。The language is very simple, powerful, easy to learn and so on. Finally, the algorithm used in this experiment will be analyzed advantages and disadvantages.

Key words: image matching; SIFT; nuclear line; the correlation coefficient; feature extraction

目录

摘要Ⅰ

AbstractⅠ

目录Ⅱ

第一章 绪论1

1.1 研究背景及意义1

1.2 国内、外研究现状分析1

1.3 本文的研究内容和组织结构3

1.3.1 研究内容3

1.3.2 论文的组织结构4

第二章 相关理论与关键技术5

2.1 开发工具的选择5

2.2 关键技术5

2.2.1 FAST算子提取特征点6

2.2.2 计算近似核线以及确定重叠度6

2.2.3 基于图像灰度值的相关系数法 9

2.2.4 多图像匹配理论与方法 10

第三章 程序的具体实施方案12

3.1 导入图像及图像的预处理12

3.2 FAST算子提取特征点15

3.3 计算近似核线方程以及确定重叠度22

3.4 基于图像灰度值的相关系数法24

3.5 程序运行结果分析27

第四章 总结与展望35

4.1 总结35

4.2 展望35

致谢36

参考文献37

1. 绪论

在飞速发展的现代社会，空间信息变得尤为重要，而低空摄影测量是目前空间数据采集的一种重要方式。在本章中会介绍一下本文的研究背景、研究意义、国内、外研究现状以及本文的研究内容和组织结果。

研究背景及意义

随着当今信息的更新速度的加快，尤其是空间信息的迅速变化，摄影测量和遥感变得越来越重要了。摄影测量和遥感无论是在低空、中空还是在高空区域，都是空间数据采集的一个重要手段。它们可以获得影像等空间信息，这些信息进过一定的处理技术例如几何校正、辐射校正等就可以成为对我们有用的信息，这对于我们探索空间，发展空间具有非常重要的意义。

摄影测量和遥感虽然是一门较为年轻的学科，但是作为如今采集地面等空间信息的一门技术，其作用非常大，我们的衣食住行已经不能离开它们。遥感可以被我们用来预报天气，预防自然灾害，探索我们人类不易或者不能达到的区域，可以帮做我们发射卫星等；同样摄影测量也可以被我们用来更新城市地图，规划城市道路，统计土地利用，预防自然灾害等。因此，摄影测量和遥感是一门我们不可或缺的一门科学。

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