傾斜航攝影(yǐng)像匹配的(de)難點及解決新思路

影(yǐng)像匹配是數字攝影(yǐng)測量與計算(suàn)機視覺的(de)關鍵技術之一，基于灰度和(hé)基于特征的(de)影(yǐng)像匹配方法，在航攝項目實際應用(yòng)中，爲了(le)獲得(de)高(gāo)效、高(gāo)精度和(hé)高(gāo)可(kě)靠性的(de)影(yǐng)像匹配效果，兩種方法往往并存于一個(gè)系統中。然而，這(zhè)些方法并不能完美(měi)解決傾斜航攝影(yǐng)像的(de)匹配問題。

傾斜航攝影(yǐng)像匹配的(de)難點

衆所周知，所有中心投影(yǐng)影(yǐng)像在局部範圍内可(kě)以近似爲仿射變換，而在常規的(de)航空攝影(yǐng)中，由于航攝飛(fēi)行平台姿态比較穩定，且保持垂直攝影(yǐng)，此時(shí)的(de)仿射變換可(kě)以近似爲相似變換。因此，無論是基于灰度的(de)影(yǐng)像匹配還(hái)是基于特征的(de)影(yǐng)像匹配方法，均能獲得(de)不錯的(de)匹配效果。

但是是在傾斜航攝中，同樣的(de)方法進行影(yǐng)像匹配就出現了(le)問題：

1）傾斜航攝影(yǐng)像間的(de)仿射變換不能近似爲相似變換

傾斜航攝是将多(duō)個(gè)傳感器搭載于一台飛(fēi)行器上進行多(duō)角度的(de)拍(pāi)攝，側視相機與下(xià)視相機、側視相機之間均存在較大(dà)的(de)攝影(yǐng)角度差異。使用(yòng)基于灰度的(de)影(yǐng)像匹配方法時(shí)，若不事先對(duì)影(yǐng)像匹配窗(chuāng)口進行預改正，即使是同名像點之間的(de)相似性測度也(yě)是一個(gè)不确定的(de)值。另一方面，當前大(dà)部分(fēn)特征點提取算(suàn)子都隻能保證相似不變性。

因此，當相鄰影(yǐng)像間的(de)變換關系爲仿射變換時(shí)，就難以提取到重複的(de)特征點，此時(shí)的(de)影(yǐng)像匹配理(lǐ)論必失效。

2）傾斜航攝影(yǐng)像間存在嚴重的(de)遮蔽現象

從傾斜航攝攝影(yǐng)角度來(lái)說，如果航攝項目的(de)攝區(qū)面積大(dà)部分(fēn)是城(chéng)區(qū)，那麽遮擋現象就會普遍存在，再加上影(yǐng)像中大(dà)多(duō)數航攝區(qū)域都是人(rén)工地物(wù)，這(zhè)對(duì)特征提取非常不利。

另外，遮擋現象的(de)會形成大(dà)量影(yǐng)像遮蔽區(qū)域，即使采用(yòng)具有仿射不變性的(de)特征提取算(suàn)子，提取到的(de)特征點也(yě)難以均勻分(fēn)布。

2）傾斜航空攝影(yǐng)主要用(yòng)于城(chéng)市三維建模，以自然地物(wù)爲主的(de)特征點在影(yǐng)像中表現出穩定的(de)重複率，而人(rén)工地物(wù)由于形狀規則，其邊緣在影(yǐng)像中表現爲高(gāo)頻(pín)成分(fēn)，這(zhè)部分(fēn)特征往往不穩定。就城(chéng)區(qū)而言，高(gāo)樓林(lín)立，再加上傾斜航攝影(yǐng)像自身的(de)幾何特性，更加劇了(le)影(yǐng)像匹配的(de)難度。

傾斜航攝影(yǐng)像匹配的(de)新思路

采用(yòng)影(yǐng)像糾正的(de)匹配方法除了(le)對(duì)輸入數據有較高(gāo)的(de)要求之外，在影(yǐng)像匹配精度上同樣會存在一些問題，顯然不是傾斜航攝影(yǐng)像自動量測的(de)最佳解決方案。

1.基于圖匹配的(de)傾斜航攝影(yǐng)像匹配方法

對(duì)于存在仿射變形的(de)傾斜航攝影(yǐng)像的(de)匹配問題，可(kě)以首先使用(yòng)仿射不變特征提取算(suàn)子（如聯合使用(yòng) Hessian 和(hé) Harris 特征）提取特征點，然後使用(yòng)三階圖匹配算(suàn)法去匹配這(zhè)些特征點，從而解決傾斜航攝影(yǐng)像的(de)匹配問題。

2.基于三視張量的(de)誤匹配點自動剔除方法

誤匹配點剔除是影(yǐng)像匹配過程中一個(gè)必不可(kě)少的(de)重要環節。

對(duì)常規航攝影(yǐng)像而言，初始值的(de)獲取比較容易，但對(duì)于傾斜航攝影(yǐng)像，在沒有任何先驗知識的(de)情況下(xià)，很難獲取到位于收斂域範圍内的(de)初始值。另一方面，叠代次數與粗差和(hé)初始值精度密切相關，當粗差率較高(gāo)、初始值較差時(shí)，叠代時(shí)間會加長(cháng)，收斂速度會很慢(màn)。因此，在傾斜航攝影(yǐng)像的(de)誤匹配點檢測中，常常使用(yòng)基于 RANSAC 粗差檢測框架的(de)粗差探測方法。

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