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基于几何约束的倾斜立体影像匹配

中国矿业大学学报 2013年第4期42卷 676-682页

作者：姚国标邓喀中杨化超杜全叶中国矿业大学国土环境与灾害监测国家测绘局重点实验室环境与测绘学院江苏徐州221008 中国测绘科学研究院北京100830

针对倾斜立体影像髙畸变与场景复杂特点,提出了一种基于几何约束的精化匹配算法.算法分两个阶段:1)利用下视立体像对之间的可靠同名像点联合初始外方位元素交会物方坐标,然后以其中一幅影像上的同名像点为待匹配点基于物方反投约束方法... 详细信息

针对倾斜立体影像髙畸变与场景复杂特点,提出了一种基于几何约束的精化匹配算法.算法分两个阶段:1)利用下视立体像对之间的可靠同名像点联合初始外方位元素交会物方坐标,然后以其中一幅影像上的同名像点为待匹配点基于物方反投约束方法,在斜视影像上获得粗略同名像点,并利用转点成功的同名像点物方高程划分仿射近似平面,同时完成粗略匹配点对的分类;2)局部仿射约束的精匹配.针对每一类粗略匹配点,首先确定种子匹配点对队列,其中用于匹配约束的种子点进行最小二乘匹配,获得仿射变换矩阵A,对种子点一定邻域内的匹配点以A中的参数为初始值进行自适应归一化互相关(NCC)精化匹配.试验表明:对于高畸变倾斜影像,提出的算法是有效的.

关键词：几何约束倾斜立体影像转点最小二乘匹配

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基于SIFT的宽基线立体影像密集匹配

测绘学报 2011年第5期40卷 537-543页

作者：杨化超姚国标王永波国土环境与灾害监测国家测绘局重点实验室江苏徐州221116 中国矿业大学环境与测绘学院江苏徐州221116

提出基于对极几何和单应映射双重约束及SIFT特征的宽基线立体影像多阶段准密集匹配算法。算法包括三个阶段:①基于特征点的空间分布和信息熵选取一定数量的最优SIFT特征点集并进行最小二乘初始稀疏匹配及立体像对的基本矩阵和单应矩阵估... 详细信息

提出基于对极几何和单应映射双重约束及SIFT特征的宽基线立体影像多阶段准密集匹配算法。算法包括三个阶段:①基于特征点的空间分布和信息熵选取一定数量的最优SIFT特征点集并进行最小二乘初始稀疏匹配及立体像对的基本矩阵和单应矩阵估计;②对于其余特征,利用同名核线倾斜角及SIFT特征的尺度信息对匹配窗口的仿射变换参数进行迭代优化及变形改正、提取仿射不变SIFT特征描述符,并基于双重约束信息及欧氏距离测度进行匹配;③考虑宽基线立体影像较低的特征提取重复率,对第②步左右影像中未能成功匹配的特征点,基于双向搜索策略,采用基于盒滤波加速计算的SSD测度在变形改正后的双重约束区域中进行匹配,并对匹配结果进行加权最小二乘拟合定位。实际的宽基线立体影像试验结果证明了算法的有效性,可为后续的三维重建提供较为可靠的密集或准密集匹配点。

关键词：尺度不变特征变换准密集匹配仿射不变单应映射

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局部单应约束的高精度图像自动配准方法

测绘学报 2012年第3期41卷 401-408页

作者：杨化超张磊姚国标王永波国土环境与灾害监测国家测绘地理信息局重点实验室江苏徐州221116 中国矿业大学环境与测绘学院江苏徐州221116

提出一种基于SIFT特征的抗差图像匹配算法。算法分为两个阶段:①初始匹配,综合利用SIFT特征匹配方法和基于SIFT特征尺度和方位信息的自适应归一化互相关(normalized cross correlation,NCC)方法建立初始相关,并基于几何关系一致性检测... 详细信息

提出一种基于SIFT特征的抗差图像匹配算法。算法分为两个阶段:①初始匹配,综合利用SIFT特征匹配方法和基于SIFT特征尺度和方位信息的自适应归一化互相关(normalized cross correlation,NCC)方法建立初始相关,并基于几何关系一致性检测剔除误匹配;②匹配传播,在初始相关的基础上,利用自适应NCC和局部单应约束进行匹配传播,迭代产生更多的匹配点并采用几何关系一致性检测剔除可能的误匹配。初始单应采用最小二乘匹配方法估计得到,并采用自适应NCC为其提供良好的初始值。与现有的基于SIFT特征的图像配准方法相比,算法在抗几何变形和配准精度等方面具有优越性。

关键词：图像配准尺度不变特征变换匹配传播局部单应最小二乘匹配

核线驱动与自适应窗口相结合的建筑物角点稳健匹配算法

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测绘学报 2015年第B12期44卷 160-165页

作者：姚国标张力杜全叶艾海滨山东建筑大学土木工程学院山东济南250101 中国测绘科学研究院北京100830

针对景深突变、区域遮挡等因素导致的倾斜立体影像中同名建筑物角点难以准确匹配的难题,提出一种基于核线驱动和自适应窗口的鲁棒匹配算法。算法分3个阶段:1提取重复度较高、分布均匀的角点特征,并对立体像对进行多类型互补仿射不变特... 详细信息

针对景深突变、区域遮挡等因素导致的倾斜立体影像中同名建筑物角点难以准确匹配的难题,提出一种基于核线驱动和自适应窗口的鲁棒匹配算法。算法分3个阶段:1提取重复度较高、分布均匀的角点特征,并对立体像对进行多类型互补仿射不变特征匹配,以用于后续的几何关系估计;2利用随机采样一致性(random resample consensus,RANSAC)算法来排除地面区域的角点特征,并采用改进的RANSAC算法估计两组倾角迥异的核线关系;3基于步骤2估计的双核线关系求取景深突变区域中角点的近似几何单应变换,并联合自适应窗口方法实现同名建筑物角点的精确匹配。最后,通过多组高分辨率无人机倾斜影像数据验证了该算法的有效性与优越性。

关键词：倾斜立体影像建筑物角点景深突变核线驱动自适应窗口

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基于SVD和SIFT的宽基线立体影像匹配

中国矿业大学学报 2011年第6期40卷 964-968页

作者：杨化超王永波姚国标张磊中国矿业大学国土环境与灾害监测国家测绘局重点实验室江苏徐州221008 中国矿业大学环境与测绘学院江苏徐州221116

提出了一种在核线几何约束下基于自适应归一化互相关(NCC)及奇异值分解(SVD)的尺度不变特征变换(SIFT)特征匹配算法(SVD-NCC).算法首先利用SIFT特征的尺度和方位信息对特征点邻域进行仿射变形改正,然后基于NCC测度和SVD算法生成特征点... 详细信息

提出了一种在核线几何约束下基于自适应归一化互相关(NCC)及奇异值分解(SVD)的尺度不变特征变换(SIFT)特征匹配算法(SVD-NCC).算法首先利用SIFT特征的尺度和方位信息对特征点邻域进行仿射变形改正,然后基于NCC测度和SVD算法生成特征点间匹配矩阵并获得其对应关系.在具体实现策略上,算法首先基于特征点的空间分布和信息熵选取一定数量的最优SIFT特征点集,并基于SVD-NCC算法获得初始匹配点对用于立体像对的核线几何估计,然后在核线几何约束下对其余特征点进行扩展匹配及误匹配剔除.实际的宽基线序列立体影像匹配试验结果表明该方法可显著提高匹配点的数量和匹配正确率.

关键词：尺度不变特征变换归一化互相关奇异值分解核线几何

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倾斜立体影像自动准稠密匹配与三维重建算法

武汉大学学报（信息科学版） 2014年第7期39卷 843-849页

作者：姚国标邓喀中艾海滨杜全叶中国矿业大学国土环境与灾害监测国家测绘局重点实验室江苏徐州221116 中国测绘科学研究院北京100830

倾斜影像之间因存在较大几何畸变,已有算法尚难取得可靠准稠密匹配,严重阻碍后续的三维重建。本文提出一种基于仿射不变特征的自动准稠密匹配与三维重建算法。算法分三个阶段:1)种子匹配。先利用仿射不变特征获取初始匹配,在此基础上进... 详细信息

倾斜影像之间因存在较大几何畸变,已有算法尚难取得可靠准稠密匹配,严重阻碍后续的三维重建。本文提出一种基于仿射不变特征的自动准稠密匹配与三维重建算法。算法分三个阶段:1)种子匹配。先利用仿射不变特征获取初始匹配,在此基础上进行最小二乘匹配(least square matching,LSM),并自适应迭代求取LSM最大收敛区域(maximum convergence region,MCR);2)准稠密匹配。对位于MCR内部的格网点采用透视变换模型的归一化互相关(normalized cross correlation,NCC)测度进行匹配,其余格网点则采用对极几何改正模型的加权差值平方和测度进行匹配,对于匹配结果中可能存在的外点根据几何一致性关系剔除;3)三维表面重建。利用影像定向与共线方程对2)步结果重建三维点云,然后根据三维点云生成三维网格并贴上纹理,得到最后的重建结果。实际的倾斜立体影像实验验证了算法的优越性。

关键词：倾斜影像仿射不变特征最小二乘匹配准稠密匹配三维重建

融合互补仿射不变特征的倾斜立体影像高精度自动配准方法

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测绘学报 2013年第6期42卷 869-876,883页

作者：姚国标邓喀中张力杨化超艾海滨中国矿业大学国土环境与灾害监测国家测绘地理信息局重点实验室江苏徐州221116 中国测绘科学研究院北京100830

提出一种基于最大稳定极值区域(maximally stable extremal regions,MSER)与Harris&Hessian Affine的互补仿射不变特征高精度自动配准算法。算法分3个阶段:①融合MSER与Harris&Hessian Affine互补不变特征,采用最小生成树算法选取一定... 详细信息

提出一种基于最大稳定极值区域(maximally stable extremal regions,MSER)与Harris&Hessian Affine的互补仿射不变特征高精度自动配准算法。算法分3个阶段:①融合MSER与Harris&Hessian Affine互补不变特征,采用最小生成树算法选取一定数量的最优互补特征集合,基于特征的仿射不变信息实现局部图像的仿射与方向归一化,特征匹配采用多层次自适应策略,首先基于SIFT描述符的欧氏距离比率测度获得初始匹配,继而估计影像间的基本矩阵与单应矩阵,然后在双重几何约束下利用归一化互相关(normalized cross correlation,NCC)测度进行扩展匹配,以增加特征匹配数量且最大限度地消除误匹配;②通过最小二乘匹配(least square matching,LSM)使匹配结果达到子像素精度,以提高配准精度,最小二乘匹配的迭代参数初值由同名仿射不变特征间的协方差矩阵与主梯度方位获得;③基于②的匹配结果和投影变换模型,完成影像的高精度配准。针对地面近景倾斜立体影像和无人机倾斜立体影像的试验结果证明了算法的有效性。

关键词：仿射不变特征倾斜立体影像最小二乘匹配误差补偿

基于MSERs改进的大失配立体图像自动配准方法

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中国矿业大学学报 2014年第3期43卷 540-546页

作者：姚国标邓喀中杨化超艾海滨杜全叶中国矿业大学国土环境与灾害监测国家测绘地理信息局重点实验室江苏徐州221116 中国测绘科学研究院北京100830

提出了一种基于最大稳定极值区域(MSERs)改进的亚像素级自动鲁棒配准算法.该算法对灰度图像序列进行了MSERs特征提取与椭圆拟合.利用特征极线方位来代替该特征邻域主梯度方位,提出了改进的特征规则化处理与描述方法;采用一种新的自适应... 详细信息

提出了一种基于最大稳定极值区域(MSERs)改进的亚像素级自动鲁棒配准算法.该算法对灰度图像序列进行了MSERs特征提取与椭圆拟合.利用特征极线方位来代替该特征邻域主梯度方位,提出了改进的特征规则化处理与描述方法;采用一种新的自适应特征匹配方法来获得可靠特征匹配集,在此基础上基于最小二乘影像匹配(LSM)来进一步提高配准精度,根据匹配点误差统计分布规律与3倍标准差准则来剔除粗差点,并基于配准模型获得图像的配准融合结果.试验证明提出的算法对发生较大旋转、缩放以及视角变化的图像精确配准具有优越性.

关键词：最大稳定极值区域特征规则化自适应高精度

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抗视差的宽基线弱纹理影像自动拼接算法

测绘学报 2023年第9期52卷 1515-1527页

作者：姚国标黄鹏飞龚健雅孟飞张进山东建筑大学测绘地理信息学院山东济南250100 武汉大学遥感信息工程学院湖北武汉430079

针对目前带有视差突变的宽基线弱纹理影像拼接效果差及需要人工干预的问题,本文从影像匹配和影像配准两方面进行改进,提出了面向宽基线弱纹理影像的抗视差全自动拼接算法。首先,采用融合了影像视角几何纠正的局部特征变换模型,由粗到精... 详细信息

针对目前带有视差突变的宽基线弱纹理影像拼接效果差及需要人工干预的问题,本文从影像匹配和影像配准两方面进行改进,提出了面向宽基线弱纹理影像的抗视差全自动拼接算法。首先,采用融合了影像视角几何纠正的局部特征变换模型,由粗到精地实现弱纹理特征的准密集对应;然后,基于匹配点和深度神经网络,泛化学习宽基线影像间的可靠透视变换,以获取全局配准视差,局部视差则通过薄板样条函数来精确拟合;接着,将影像拼接结果的多边形边界进行规则化处理,通过全卷积网络将其训练为规则化矩形,在有效剔除空白区域的同时,最大限度地保留影像拼接内容;最后,选取4组无人机和地面近景宽基线弱纹理立体像对进行测试,并将本文算法的影像匹配及配准各阶段结果分别与现有代表性算法结果进行对比。试验结果表明,本文算法在匹配点数目、匹配精度及影像拼接质量等方面具有显著优势,并能够在影像弱纹理区域及视差突变场景表现出较好的稳定性。

关键词：影像匹配视差突变宽基线弱纹理影像深度神经网络自动拼接