三维地形匹配和场景匹配

• 作 者: 方兰兰
• 机 构: 西安电子科技大学
• 出 处: 西安电子科技大学
• 发表日期: 2015年期
• 关键词: 地形匹配 正射投影 边缘特征 快速匹配 SURF算法

三维地形匹配这个概念,在上个世纪70年代就开始有人提出,之后得到了学者的关注并深入研究,使得地形匹配发展迅速。从最初的理论逐渐到应用,甚至应用于国防,发展我国的国防建设。三维地形匹配的应用十分广泛,现代的作战系统中的辅助导航系统中地形匹配是必不可少的环节。本文首先陈述了国内外三维地形匹配的大致研究现状,在此基础上,本文提出了一种利用地形纹理的三维地形匹配算法。本文算法首先对三维地形进行正射投影,得到三维地形的正射投影图像,然后对投影图与投影图之间进行投影匹配,获取投影变换参数,将参数对应到三维地形中,再对三维地形进行匹配。实验结果已经证明,本文算法是非常有效的,且适应性较强。现实应用中,我们经常得到的图像是来自于不同传感器的,它们之间本身的结构和成像原理都不相同,导致图像之间的灰度对比度相差较大,因此对算法的要求较高。虽然已经有很多学者在研究并且提出了很多异源图像匹配的算法,但是这些算法只能适用于特殊场合。如果可以很好地解决图像匹配,特别是异源图像的匹配问题,则可为我国的遥感、导航制导、医学诊断、计算机视觉等领域提供一种新的高可靠匹配理论和匹配方法,从而更好地应用这一技术。针对异源异构图像中无法用基于特征点的方法进行图像匹配的问题,文中提出一种可以解决这一问题的图像匹配算法。首先检测出图像的边缘点并连接成曲线,然后,根据空间接近性和相对显著性,将边缘直线段进行分组,最后,根据线段的几何形状计算线段之间的相似性,从而判断两个直线标签之间是否相似。类似于局部特征,直线特征具有鲁棒性,适用于视角的变化。实验结果表明,本文的算法对图像尺度、图像旋转以及图像之间的光照差异都不敏感,该算法能有效的解决无法用点特征匹配算法的场景图像之间的匹配,本文算法在一定程度上是非常有效的。针对需要实时定位场景的情形,本文提出了一种快速匹配的策略,利用图像检索的方法,提取大场景图像和目标图像的特征,在大幅场景图像中先大致确定和目标场景图像最相似的小区域,再利用小区域和目标图像进行匹配,从而找出大幅场景图像和目标图像之间的相对位置关系,从而完成目标场景的精确定位。实验证明,本文方法相对SURF算法具有明显的优越性,匹配时间远小于SURF算法,本文算法在一些场景图像中还是非常具有优势的。