【摘要】：隨著人類社會(huì)的快速發(fā)展,人們迫切需要各種真實(shí)空間三維信息用于生活服務(wù)、科研模擬、輔助決策支持等多種實(shí)際應(yīng)用,而各種空間信息數(shù)據(jù)載體中,最容易獲取的測(cè)繪基礎(chǔ)數(shù)據(jù)是各種航空光學(xué)影像數(shù)據(jù)。如何有效的利用這些航空影像數(shù)據(jù),實(shí)現(xiàn)影像數(shù)據(jù)到真實(shí)空間三維信息的轉(zhuǎn)化,進(jìn)而為各種科學(xué)研究提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)支持,成了迫切需要解決的難題。傳統(tǒng)的攝影測(cè)量研究領(lǐng)域所采用的各種特征點(diǎn)檢測(cè)方式,提取的同名點(diǎn)對(duì)數(shù)目相對(duì)較少,對(duì)影像像素的利用率過(guò)低。與此同時(shí),計(jì)算機(jī)視覺(jué)領(lǐng)域近些年發(fā)展的稠密立體匹配技術(shù)可以在核線改正圖像間進(jìn)行稠密立體匹配,實(shí)現(xiàn)整幅圖像的逐像素匹配,從而提取出大量同名像素點(diǎn),這大幅度提高了影像像素的利用率。因此,有必要在航空核線影像的基礎(chǔ)上進(jìn)行逐像素稠密立體匹配技術(shù)研究,進(jìn)而識(shí)別出大量的同名像素點(diǎn)對(duì),為航空影像的空間信息自動(dòng)提取研究提供一種新的解決方法。 在航空核線影像間進(jìn)行逐像素稠密立體匹配研究,與傳統(tǒng)的計(jì)算機(jī)視覺(jué)中的稠密立體匹配有所不同。這種不同,不僅僅是因?yàn)樗惴ū旧泶嬖诘倪m應(yīng)性問(wèn)題,更是因?yàn)楹娇沼跋衩媾R著更多的干擾：影像分辨率高、同名像素點(diǎn)存在嚴(yán)重色差、大面積的低紋理與重復(fù)紋理、移動(dòng)物體等。在國(guó)內(nèi)外研究中,逐像素稠密立體匹配算法主要應(yīng)用于各種計(jì)算機(jī)視覺(jué)領(lǐng)域的低分辨率圖像處理中,應(yīng)用到航空影像等高分辨率影像處理的成熟案例極少。本文從這一難題出發(fā),充分考慮計(jì)算機(jī)視覺(jué)中各種稠密立體算法的匹配正確率、算法拓展性、計(jì)算加速可行性等多方面特性,最終以置信度傳播算法為基礎(chǔ)進(jìn)行拓展,并進(jìn)行了基礎(chǔ)理論研究與實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。本文的具體研究工作主要包括了以下三個(gè)方面： 1)拓展置信度傳播算法用于航空核線影像的逐像素稠密立體匹配處理。在傳統(tǒng)置信度傳播算法的基礎(chǔ)上,針對(duì)航空核線影像的同名像素點(diǎn)密集匹配問(wèn)題,本文提出了一種多通道置信度傳播算法。算法對(duì)航空核線影像中同名點(diǎn)存在嚴(yán)重色差這一主要干擾源進(jìn)行針對(duì)性處理,充分利用了影像的各顏色分量,提高了背景區(qū)域像素點(diǎn)的匹配正確率,從而自動(dòng)隔離出了移動(dòng)物體等多種局部干擾源；同時(shí),算法設(shè)計(jì)時(shí)減少了控制參數(shù)數(shù)目,簡(jiǎn)化了影像逐像素稠密立體匹配處理中的參數(shù)設(shè)置問(wèn)題。 2)研究各種立體匹配控制技術(shù)的集成方法,進(jìn)一步提升逐像素稠密立體的匹配正確率。在多通道置信度傳播算法的基礎(chǔ)上,1,研究集成彩色分割結(jié)果圖控制地物邊界；2,提出一種基于窗口模式的匹配代價(jià)生成技術(shù)進(jìn)一步降低同名點(diǎn)色差的影響；3,使用視差圖后處理技術(shù)提高同名點(diǎn)匹配的可靠度,提出一種基于彩色分割圖的視差圖增強(qiáng)技術(shù),并最后進(jìn)行亞像素估計(jì)。 3)研究并行計(jì)算加速技術(shù)以減少稠密立體匹配的處理時(shí)間。本文研究了任務(wù)并行處理與數(shù)據(jù)并行處理兩種計(jì)算模式,結(jié)果表明兩種并行處理模式都能大幅度縮短匹配算法的處理時(shí)間,取得了一定的加速比。相對(duì)于任務(wù)并行模式,數(shù)據(jù)并行模式可以提供更高的加速比,其數(shù)據(jù)可以分布式存儲(chǔ)與處理,更合適用于現(xiàn)今廣泛投入使用的各種并行處理設(shè)備中,從而充分利用并行機(jī)中多節(jié)點(diǎn)的計(jì)算能力。
【學(xué)位授予單位】：武漢大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類號(hào)】：TP391.41;P208

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2571439