[發明專利]快速進行低空遙感影像自動匹配與空中三角測量方法

無效

• 申請號: 200710053257.3
• 申請日: 2007-09-18
• 公開（公告）號: CN101126639A
• 公開（公告）日: 2008-02-20
• 發明（設計）人: 張永軍;張祖勛;萬幼川;柯濤;杜全葉
• 申請（專利權）人: 武漢大學
• 主分類號: G01C11/00
• 分類號: G01C11/00;G01C11/34;G01S17/89
• 代理公司: 武漢天力專利事務所
• 代理人: 程祥;馮衛平

技術領域

本發明屬于測繪科學與技術領域，涉及一種快速進行低空遙感影像自動匹配與空中三角測量的方法，該方法可以克服低空遙感影像重疊度不同、旋偏角較大的缺點，進行低空遙感影像的自動匹配與高精度區域網空中三角測量，可以應用于土地利用變化動態監測、大比例尺測圖及精細三維重建等領域。

背景技術

隨著攝影測量及相關科學技術的快速進步，對地觀測系統中的攝影測量技術已經從最初的地面攝影測量，經航空攝影測量發展到航天(衛星)攝影測量。國際上圍繞基于航天技術的“高空”攝影測量及基于航空技術的“中空”攝影測量(航高一般大于1000米)開展了大量研究，并取得了卓有成效的理論與應用成果，產生了巨大的經濟、社會效益及軍事價值。

進入數字攝影測量階段后，在利用計算機“匹配”代替“人眼”測定影像同名點時，由于傳統航空攝影方式下影像間的重疊度較小，同一地物特征在相鄰影像上的變形較大，存在大量的誤匹配點，再加上航空影像受分辨率的限制，導致高程精度無法滿足大比例尺測圖的需要，成為制約數字攝影測量技術更廣泛應用的瓶頸之一。更為突出的問題是在高、中空攝影測量中，天氣的影響很難克服，例如三峽庫區經常處于云霧天氣，很難拍攝到合格的攝影測量影像。而對于建筑物墻面、懸崖、大佛等近似垂直的物體表面，根本無法用航空和航天攝影手段獲取到合格影像，只有近距離低空攝影才有可能解決這些難題。如果能夠實現500米以下的“低空”攝影測量與遙感，則可以完全擺脫云層遮擋的影響，獲取分辨率優于0.1米的多角度低空遙感影像，滿足大比例尺測繪(如1∶2000～1∶500)、土地利用變化及違法土地占用快速監測、突發事件快速響應、數字城市及城市局部三維精細模型的快速建立、土石方及礦山等工程應用、旅游景點及大型文物的三維重建與保護等實際應用的巨大需求。

但是，由于操控特性及受風力的影響，低空遙感平臺很難嚴格按照預定的航線進行直線飛行，只能在一定半徑(如10～30米)的“空中管道”內飛行，數碼相機的姿態角也無法保持固定不動，再加上多角度拍攝時數碼相機需要不斷改變主光軸的方向，因而所拍攝影像間的重疊度必然不會嚴格一致，且相鄰影像間可能存在一定的旋角；而且由于遮擋、高差、陰影、光照等的影響，地面特征在不同影像上可能存在很大的變形，使得自動匹配變得非常困難。可以說，成本低廉、靈活高效、安全快速的低空遙感系統獲取的低空遙感影像自動高精度處理是國內甚至國際上急待解決的問題。

發明內容

本發明的目的是提供一種低空遙感影像的自動匹配與高精度空中三角測量方法，它能夠克服上述現有技術低空遙感影像重疊度不同、旋偏角較大的不足，滿足大比例尺測圖、土地利用監測和精細三維重建等對攝影測量數據的要求。

本發明提供的技術方案是，一種低空遙感影像的自動匹配與高精度空中三角測量方法，包括以下步驟：

一、利用低空遙感平臺，按照下述圖像拍攝方法獲取測區目標的單航帶或多航帶序列影像，并將影像導入計算機：

根據測區范圍、相機參數和預設的地面分辨率，按照航帶內重疊≥60％和航帶間重疊≥20％的攝影測量基本要求設計航線和低空遙感平臺的飛行高度，保證獲得的低空遙感影像完全滿足最小重疊度的要求；低空遙感平臺在飛行過程中在航線上預設的攝影位置自動曝光，從而獲取單條或多條航線的序列影像，并將影像自動存儲，飛行結束后將影像導入地面數據處理計算機；

二、使用Wallis變換技術對影像進行自動增強處理，而后利用特征提取技術從影像中提取特征點，并將所有提取出的影像特征點自動保存；

使用圖像處理領域常用的Wallis變換技術，對所有影像自動進行增強處理，并將處理后的影像存儲成文件形式；將每幅影像劃分為均勻的格網，格網點數可以根據影像大小給定，一般將一幅影像劃分為50×50以內的格網即可，采用攝影測量中常用的Forstner算子或Harris算子在每個格網內提取一個最佳特征點，如果某格網內的特征信息不明顯則舍棄該格網內的特征點，將所有提取出的特征點保存為文件形式，供影像匹配時使用。

三、自動確定相鄰影像間的重疊度和旋偏角，以此為基礎進行相鄰影像的同名特征點匹配，并將匹配后的同名特征點向所有重疊影像自動傳遞，獲得大量三度以上同名特征點；