[發明專利]基于梯度領域的正射影像間最優拼接線尋找方法及系統

有效

• 申請號: 201611238098.X
• 申請日: 2016-12-28
• 公開（公告）號: CN106709897B
• 公開（公告）日: 2019-11-26
• 發明（設計）人: 姚劍;李禮;謝仁平;劉媛
• 申請（專利權）人: 武漢大學
• 主分類號: G06T5/50
• 分類號: G06T5/50;G06T3/40
• 代理公司: 42222 武漢科皓知識產權代理事務所(特殊普通合伙)
• 代理人: 胡艷<國際申請>=<國際公布>=<進入國

本發明公開了一種基于梯度領域的正射影像間最優拼接線尋找方法及系統，包括步驟：S1獲得待拼接正射影像間的重疊區域影像對，重疊區域影像對包括兩個重疊區域影像；S2計算重疊區域影像對在梯度領域的差異值，并獲得能量圖；S3基于能量圖，以像素差異值累積和最小為目標，找尋最優拼接線。本發明充分利用梯度信息，能夠更好的分辨出諸如建筑物等明顯地物，從而更好的避免穿過明顯地物。此外，基于梯度領域的能量差異值計算簡單，方便實現，且效率較高。

技術領域

本發明屬于數字影像處理技術領域，特別是涉及一種基于梯度領域的正射影像間最優拼接線尋找方法及系統。

背景技術

正射影像(DOM)是攝影測量領域的最重要產品之一，由于其既可提供豐富的紋理信息，又可提供精確的地理信息。由于相機相幅限制，每張影像所覆蓋的范圍有限，為了生成大范圍的正射影像，需要將多張小范圍的正射影像拼接起來。而影像間最優拼接線尋找是影像拼接的關鍵技術之一，特別是針對存在較多建筑物的城區正射影像。在正射影像中，如果一些明顯的地物目標(如建筑物)沒有被包含到數字地面模型(DTM)，則對于同一棟建筑物，在不同的正射影像中，其地理坐標不一致。因此，如果拼接線穿過建筑物，則會造成明顯的錯誤，形成“鬼影”現象。為了避免該問題，應該尋找到一條最優的拼接線，使其避免穿過如建筑物等的明顯地物，并穿過相似性較高的區域，如地面和草地等。

目前，拼接線自動尋找的方法主要有三種技術路線：一是基于輔助數據的方法，二是基于對象的方法，三是基于重疊區域像素差異的方法。

基于輔助數據的拼接線尋找方法主要利用輔助數據(道路矢量數據、LiDAR點云數據，數字表面模型(DSM)等)對拼接線的走向進行約束，從而取得較好的拼接結果。由于輔助數據的應用，因此，該方法在大多數的情況下，可以取得非常好的拼接線尋找算法。但是，該方法的主要缺陷在于對輔助數據的依賴性，拼接結果的好壞很大程度上取決于輔助數據的精度。并且，很多區域缺乏有效的輔助數據。

基于對象的拼接線尋找方法結合影像分割算法，對重疊區域進行影像分割，得到明顯地物的分布區域，從而用于指導最優拼接線的尋找。該類方法通過結合影像分割信息，可以很好的約束拼接線避開明顯地物。但是，該方法的局限性主要在于目標分割的準確性得不到保證，影響拼接的效果。

基于重疊區域像素差異的拼接線尋找方法利用重疊區域對應像素的差異，構建合理的能量函數，并采用適當的能量優化方法進行優化。該方法不依賴于任何輔助數據，不受限與其它輔助算法的效果精度(如分割算法)，算法靈活性和獨立性較高。但是，其最大的難點在于如何去定義一個恰當的差異準則，可以很好的將建筑物等明顯地物和地面草地等適合拼接線通過的區域辨別出來。目前，較多的算法主要利用灰度領域的差異對能量函數進行構建，而忽略梯度領域的信息。然而，在一定程度上，梯度領域可以更好更魯棒的描述影像間的差異。

發明內容

本發明的目的是提供一種基于梯度領域的正射影像間最優拼接線尋找方法及系統，本發明可快速、穩定、準確地從影像間重疊區域中尋找到最優拼接線。

和傳統的拼接線尋找方法相比，本發明不依賴輔助數據，不依賴輔助算法的精度和效果，能夠在梯度領域對影像間的差異性進行良好表達。傳統的基于重疊區域像素差異的拼接線尋找方法，難以準確表達某些明顯目標的區域差異性，例如，對平滑建筑物屋頂，所得到的差異值較小，甚至小于地面草地等適合拼接線通過的區域。本發明可以更好的辨別出明顯目標區域和適合拼接線通過的區域。

為達到上述目的，本發明采用如下技術方案：

一、基于梯度領域的正射影像間最優拼接線尋找方法，包括：

S1獲得待拼接正射影像間的重疊區域影像對，重疊區域影像對包括兩個重疊區域影像；

S2計算重疊區域影像對的差異值，本步驟具體為：

2.1將兩個重疊區域影像轉換成灰度影像，計算各灰度影像在x方向和y方向的梯度圖；