航空傾斜多視影像匹配方法研究

鐘昊鳴

摘要：隨著科技的迅速發展，攝影測量技術得到了飛速的發展，其中航空傾斜多視影像作為代表，相比于傳統的單面鏡頭影像有著明顯的技術上的提高，航空傾斜多視影像主要是從多方面的角度出發，從而獲取地面上建筑物的各個參數信息，它可以精確實現完整的城市三維建模。使得該技術在社會上得到了廣泛關注。其中影像匹配是航空傾斜多視影像技術的核心，它主要作用是對影像的相對位置進行定位和對建筑的通過在空中進行三角測量等。本文主要是通過對航空傾斜多視影像的特點進行出發，對現階段影像匹配方法進行研究。

關鍵詞：航空傾斜多視影像;影像匹配方法

在我國大力發展城市的建設過程中，同時對于我國領土的地理信息的掌握也是在快速的發展，國家對地理信息的完整性、精確性以及實時性掌握要求也是越來越高。對于傳統的單鏡頭和垂直的攝影技術經過了非常久的發展時間，無論是在理論方面還是技術方面都已經非常的先進了，但是這些技術拍攝的影像無法獲取一些高樓建筑的側面對相應的各個參數信息，所以國家為了可以獲取建筑各個角度的側面參數信息，對于航空傾斜多視影像技術越來越重視了，希望可以將傳統的平面鏡頭攝影技術與傾斜多視影像技術相結合，將建筑物以三維的模型呈現出來。

隨著一些相關的技術的不斷突破，使得航空傾斜影像的拍攝質量隨之增強，同時對于建筑的各個方面的定位精度也有著明顯的發展，但是另一方面航空傾斜多視影像的處理技術卻不是很突出，在一些企業對于傾斜多視影的處理技術方面有一定的發展，但是對于現階段來說還是存在的很多的問題，所以對于傾斜多視影像的處理技術的研究迫在眉睫。對于航空傾斜多視影像的處理來說影像匹配方法是其中的核心部分。所以對航空傾斜多視影像的匹配方法的研究很有理論價值和實際意義。對于影像的匹配算法主要有三種：灰度匹配法、特征匹配法以及關系匹配法。這些匹配方法都是對影像進行處理達到對建筑的三維模型的呈現。但這些匹配方法是存在著差別，對于航空傾斜多視影像處理而言，因為這些影像有著非常復雜的變化，使用灰度匹配方法得到的效果非常的差，甚至于無法得到想要的結果，而特征匹配法就可以利用角度的不變性得到相對應的三維影像，正是因為它具有抗幾何變形的特征才可以做到。關系匹配法是通過對多張航空傾斜多視影像進行信息間的補足來達到對建筑三維影像的實現。

一、航空傾斜多視影像特點及匹配難點

航空傾斜多視影像的拍攝過程是通過對地面上建筑進行多角度的拍攝，現階段比較常見的航空傾斜多視影像拍攝鏡頭有兩種，一種是由一個垂直向下的鏡頭和四個不用方向傾斜的鏡頭組成，另外一種是一個垂直向下的鏡頭和兩個對立方向傾斜的鏡頭組成。不管是五個鏡頭的攝像機還是三個鏡頭的攝像機，他在分布條件上一定很完美的遵循著對立角度的關系。而且這些攝像機都有著全球定位系統對其進行精確定位。但是由于現階段鏡頭的發展越來越完善，它的影像存儲容量也有了迅速的發展，使得攝像機的價格不斷的降低，所以對于五個鏡頭的攝像機還是三個攝像機都在價格上都沒有很大的區別。但是五個鏡頭的攝像機有著四個傾斜多角度鏡頭進行對地面上的建筑拍攝，使得它相比三個鏡頭的攝像機更全面拍攝地面上的建筑，所以目前來說國家對于五個鏡頭的攝像機更加重視。

五個鏡頭的航空傾斜多視影像攝影機在拍攝過程中有著以下的特點：一方面是對于地面的拍攝下來的影像的分辨率和各個鏡頭拍攝的比例尺度不一樣在四個傾斜鏡頭需要嚴格對地面上拍攝時，因為遠景與近景拍攝的距離不同，需要通過相關的公式來對這些不同比例的影像進行計算來解決這一問題;第二方面是在航空傾斜多視影像的拍攝中，因為傾斜的四個鏡頭拍攝的影像有著很多的重疊部分，使得在處理影像上增加了不必要的數據;第三方面是在航空傾斜多視影像的拍攝的角度出發，五個鏡頭都是在不同的角度進行拍攝，使得拍攝下來的影像無論是亮度還是對比度都存在著很大的區別。這對這些影像的中需要提取的參數和特征匹配造成了很大的影響。

二、航空傾斜多視影像匹配方法

2.1 灰度匹配方法

在航空傾斜多視影像的匹配方法中，灰度匹配是對拍攝出來的影像之間灰度的變化和透明度的變化等特點都非常的敏感，直接對這些航空傾斜多視影像進行灰度匹配的方法進行處理就很難達到預期的結果。而這些航空傾斜多視影像的主要特點是它的灰度變化非常的豐富，所產生的參數信息也是非常的多，以及它拍攝的建筑會產生很難控制的噪音進行干擾，使得無法有效將拍攝的影像進行匹配，還有很多特征都影響著灰度匹配方法。同時它相比于特征匹配方法來說，也有著不夠穩定和可靠等問題，

2.2 特征匹配方法

在航空傾斜多視影像的特征匹配的方法主要模式是在左右兩邊和上下兩邊影像上提取去相同的特征點作為特征匹配的前提，在需要匹配的兩張對應的航空傾斜影像上分別提取出上面的特征點，提取出的特征點越多，使用的算法重復性也是越來越好，這個算法的重復性體現出了特征點的穩定性，使得局部的影像變化保持著相對不變，這些變化主要體現在幾何、大小、亮度的變化以及還有影像噪聲等。同時為了改善航空傾斜多視影像特征匹配效果，需要將左右互相對應的影像進行等效下的糾正，使得可以在兩個影視上的幾何變形進行補償。同時在傾斜影像上用特征匹配后的特征點標注在這些傾斜影像上。

航空傾斜多視影像特征匹配方法對于插值的精度要求也是非常的高，必須知道攝像機的一些基本參數。但是在實際的拍攝過程中，往往因為這些參數不是很可靠，從而會對特征匹配算法得出的結果不是很理想。在對任意兩張傾斜影像上都具有重疊的區域，同時傾斜影像的方位不能完全知曉的情況下，使用ASIFT可以直接解決這類的特征匹配問題。

五、結束語

綜上所述，航空傾斜多視影像的拍攝可以得到建筑側面的一些相關信息，從而將建筑的三維模型精確的展現出來。傾斜影像的匹配方法是航空傾斜多視影像的一項重要環節，所以近幾年來國內外在這方面的也是越來越重視。本文主要是對傾斜影像的特點進行了分析和介紹了幾種傾斜影像的匹配方法，來實現對建筑的三維模型的呈現。

參考文獻：

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