数字影像匹配方法

2.2cm 5cm 7.5cm 10cm 15cm 20cm 50cm
305 694 1042 1389 2083 2778 6944
317/207 722/471 1082/6782 1443/942 2165/1413 2886/1884 7215/4710
高冗余、大重叠度的影像
1.能够让遮挡区域和投影差带来的影响降到最小，是全自动生成真正射影像（Ture orthophoto）的基本条件，也是生产高质量DEM、DSM的基础。 2.支持新一代数字摄影测量系统（DPS），即多目视觉、多影像匹配的技术在摄影测 量中的应用。 3.提高影像匹配的精度和可靠性，提高基高比。 4.最大程度减少或消除航带中可能产生的航摄漏洞，特别是在大比例尺的航空摄影中。
旋转矩阵
⎡ a1 ⎢b ⎢ 1 ⎢ c1 ⎣
a2 b2 c2
a3 ⎤ b3 ⎥ ⎥ c3 ⎥ ⎦
最简单基于灰度区域的匹配——相关系数法
影像 f 的窗口与影像 g 的窗口的相关系数为
ρ (i0 , j0 ; Δx, Δy ) =
(i0 , j0 )为左影像窗口中心
ij∈W
∑(f
ij
ij
− fW )( gi +Δy , j +Δx − gW )
a1 x + a 2 y − a 3 f S c1 x + c 2 y − c 3 f b x + b2 y − b3 f Y = YS + (Z − Z S ) 1 c1 x + c 2 y − c 3 f 地面点在像片上的像点坐标 x，y ； 地面点的大地测量坐标或地面摄测坐标 X、Y、Z； 摄影机主距 f； 三个直线元素XS、YS、ZS； 中的三个角元素φ、ω、κ； + (Z − Z S )
2 ij∈w
ij∈W
∑(f
− fW )
∑ (g
i +Δy , j +Δx
− gW )
2
相关系数越大，说明相关性越强
（Δx, Δy)为右影像窗口的偏移量
目标区 目标区
搜索区 搜索区
f ij
g ij
几何约束互相关方法(GC3)
Geometrically Constrained Cross-Correlation (Zhang Li, 2005)
对应高程为 Z k = Z min + k • ΔZ 则认为地面A点高程 Z = Z k
利用 ρ k 及其相邻的几个相关系数拟合一抛物线，以 其极值对应的高程作为A点的高程，以进一步提高精 度，或者更小的高程步距在一小范围内重复以上过 程
拍摄方式及过程
共主点成像：由于每个相机镜头之间的距离很短(8cm)，所以相邻镜头之 的曝光时间也很短(大约1ms)，因此所有镜头几乎都是在同一位置、同一姿 态下曝光，这样就能将9个CCD面阵拼接，得到一个完整的中心投影大幅面 全色影像。
影像合成过程
地面分辨率 GSD
飞行高度
覆盖范围(m) 旁向/航向
UCD/UCX
相机参数
影像幅面：23cm*15cm； 全色CCD像元尺寸：7.2um; 全色影像尺寸：14430*9420像素； 焦平面的物理尺寸：104mm*68.4mm； 全色镜头焦距：100mm； 视场角（旁向/航向）：55度/37度； 彩色影像尺寸：4992*3328像素； 彩色像元物理尺寸：7.2um； 彩色镜头系统焦距：33mm; 色彩还原能力：多光谱与全色融合比1：3； 影像重叠度（旁向/航向）：60%~90%。
具体步骤
给定地面点的平面坐标 ( X , Y ) 与近似最低高程 Z min 高程搜索步距ΔZ 可由所需要的高程精度确定。 由地面点的平面坐标 ( X , Y )与可能的高程
Z i = Z min + i • ΔZ (i = 0,1,2 L)
″ ″ 计算左，右影像坐标( xi , y i ) 与 ( xi , y i )
基于物方“地面元”的UCX数字航 空影像匹配方法
2011年3月14日
主要内容 UCX数字航测相机简介 影像匹配实验
UCX(UltraCamX)大幅面数码航摄相机
2003年5月在美国摄影测量与遥感大会上推出UCD大幅面数码相机，是 目前性价比最高的一款数码航摄相机。2006年底，Vexcel公司在已经 取得了惊人成功的UCD相机基础上，推出了又一力作UCX(UltraCamX) 大幅面数码相机。
共线方程
a1 ( X a3 ( X a (X y=−f 2 a3 ( X x=−f
X = X
− X S ) + b1 (Y − YS ) + c1 ( Z − Z S ) − X S ) + b3 (Y − YS ) + c3 ( Z − Z S ) − X S ) + b2 (Y − YS ) + c2 ( Z − Z S ) − X S ) + b3 (Y − YS ) + c3 ( Z − Z S )
′ ′
分别以 ( xi′ , y i′ ) 与 ( xi ″ , y i ″ ) 为中心在左右影像上取影 像窗口，计算其匹配测度 ρ i
将i的值增加1，重复上面两个步骤，得到 ρ 0 , ρ1 , ρ 2 , L , ρ n 取其最大者
ρ k = max{ρ 0 , ρ1 , ρ 2 , L , ρ n }
+
Trajectory
C
p
IF
IN IB
=
Z
Pmax P Y
Z0+ΔZ
ΔZ
Z0 (Approximate)
O
X
Pmin
ΔZ
Z0+ΔZ
1 n SNCC ( p, Z k ) = ∑ NCC i ( p, Z k ) n i =1
铅垂线轨迹法(VLL)
Vertical Line Locus
Kern 厂解析测图仪DSR－11 混合型数字摄影测量工作站
+
IF
IN IB
=
Z
Pmax P YBiblioteka Baidu
Z0+ΔZ
ΔZ
Z0 (Approximate)
O
X
Pmin
ΔZ
Z0+ΔZ
1 n SNCC ( p, Z k ) = ∑ NCC i ( p, Z k ) n i =1
VLL基本思想
在中心投影条件下，空间任意一条铅垂线以中心投影的方式投射到影像上 仍是一条直线，该铅垂线与地面的交点在影像上的构像必定位于相应的 “投影辐射线”上。以此为基础，在立体像对上搜索相应像点，从而确定 地面高程。