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小基高比条件下高精度影像匹配技术研究

作　者: 申二华
导　师: 范大昭
学　校: 解放军信息工程大学
专　业: 摄影测量与遥感
关键词: 小基高比 高精度匹配 互信息 相位相关 上采样 奇异值分解
分类号: P236
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要


小基高比摄影测量可有效解决传统摄影测量在复杂区域的地形测绘难题，但却要求极其精确的视差量测精度。高精度影像匹配是实现小基高比条件下高精度定位的关键。本文在深入分析小基高比摄影测量理论的基础上，探讨了基高比、影像匹配精度和交会精度之间的联系，深入研究了小基高比条件下影像预匹配、高精度影像匹配等方面的内容，取得了一定的进展。论文完成的主要工作和创新点有：1.论述了本文的研究意义和研究背景，介绍了国内外小基高比摄影测量尤其是高精度影像匹配方面的研究现状。2.从数学的角度研究了基高比、噪声等因素对影像匹配精度和交会精度的影响。研究表明，在小基高比条件下可以通过提升影像匹配的精度弥补交会精度的损失。3.在深入分析小基高比摄影测量理论的基础上，设计相关实验，利用实际影像探讨了基高比、影像匹配精度和交会精度之间的联系，验证了小基高比条件下通过提升影像匹配精度获取可靠高程信息的可能性。4.分析了局部匹配算法和全局匹配算法的优势与不足，结合小基高比影像的特点，引入了对纹理重复区域、阴影区域和断裂区域都能有效处理的半全局匹配算法，为小基高条件下高精度影像匹配算法的研究提供稳定可靠的初值。在此基础上，验证了半全局匹配算法在不同区域匹配的可靠性和稳定性。5.基于相位相关基础理论，分别采用局部上采样技术和奇异值分解技术对相位相关互功率谱矩阵进行处理，探讨了两种频率域的高精度影像匹配算法。实验表明，基于相位相关的高精度影像匹配算法，在一定条件下能够获得较高的匹配精度。

全文目录


摘要  4-5
Abstract  5-8
第一章 绪论  8-14
  1.1 研究背景和意义  8-10
  1.2 国内外相关技术的研究现状  10-13
    1.2.1 国外研究现状  10-12
    1.2.2 国内研究现状  12-13
  1.3 论文的研究内容和结构安排  13-14
第二章 小基高比摄影测量的理论与实验分析  14-32
  2.1 小基高比立体像对数据源  14-15
  2.2 小基高比摄影测量的理论分析  15-20
    2.2.1 模型构建与假设  15-16
    2.2.2 无噪声条件下的影像相关  16-17
    2.2.3 有噪声条件下的影像相关  17-20
    2.3.4 基高比对高程定位精度的影响  20
  2.3 小基高比摄影测量的实验分析  20-31
    2.3.1 实验方案设计  20-21
    2.3.2 关键技术  21-25
    2.3.3 实验与分析  25-31
  2.4 本章小结  31-32
第三章 小基高比条件下影像预匹配  32-44
  3.1 半全局匹配算法  32-37
    3.1.1 互信息代价计算  33-35
    3.1.2 匹配代价聚合  35-36
    3.1.3 确定视差  36
    3.1.4 一致性检查  36-37
    3.1.5 多基线匹配的扩展  37
    3.1.6 复杂度和算法实现  37
  3.2 实验与分析  37-42
    实验一：核线影像匹配  38-39
    实验二：城市区域影像匹配  39-41
    实验三：特殊区域影像匹配  41-42
  3.3 本章小结  42-44
第四章 小基高比条件下高精度影像匹配  44-74
  4.1 相位相关基本原理  44-48
    4.1.1 傅里叶变换及其相关性质  44-46
    4.1.2 影像间只存在平移的相位相关  46
    4.1.3 影像间存在平移和旋转的相位相关  46-47
    4.1.4 影像间存在缩放的相位相关  47
    4.1.5 影像间存在平移、旋转和缩放的相位相关  47-48
  4.2 基于局部上采样的相位相关算法  48-50
    4.2.1 基于零填充的上采样方法  48
    4.2.2 基于矩阵乘法的上采样方法  48-50
    4.2.3 基于局部上采样的相位相关算法  50
  4.3 基于奇异值分解的相位相关算法  50-52
    4.3.1 奇异值分解  51
    4.3.2 基于奇异值分解的相位相关算法  51-52
  4.4 模拟数据实验与分析  52-67
    4.4.1 实验数据  52-57
    4.4.2 实验与分析  57-67
  4.5 Pleiades卫星影像实验与分析  67-73
    4.5.1 Pleiades卫星成像的严格几何模型  67-69
    4.5.2 Pleiades卫星影像实验  69-73
  4.6 本章小结  73-74
第五章 总结与展望  74-76
  5.1 总结  74-75
  5.2 展望  75-76
致谢  76-77
参考文献  77-80
作者简历  80

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中图分类: > 天文学、地球科学 > 测绘学 > 摄影测量学与测绘遥感 > 卫星摄影测量与空间摄影测量
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