信息检索与利用实习报告.docx
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信息检索与利用实习报告
信息检索与利用实习报告
班级:
遥感08—1
学号:
0804090110
姓名:
刘立志
教师评语:
数字影像匹配精度和速度提升的研究
刘立志
(辽宁工程技术大学------测绘学院)
摘要:
航空相片或卫星遥感影像当其被用来测绘地形图时,需要利用计算机对像对的同名像点进行自动搜索和定岜然而对于城市地区大比例尺航空相片或数字影像而言由于相邻摄影中心相对于同—物体摄影时产生较大的角度偏离,使得同名建筑物的影像产生较大差异.因而.使建筑物同名特征点的搜索与定位产生较大的困难而建筑物是城市地形图测绘的主要内狂必须找到有效方法咀解决影像匹配过程中的问题。
以满足测图的高精度匹配要求按传统的摄影测量精度评定方法评定遥感影像数字测图的精度存在误区,本文通过对整象素相关及用相关系数抛物线拟合相关的精度分析,证明即使应用相关系数最大的方法进行遥感影像匹配其理论精度也可达到0.3象奏的精度。
关键词:
遥感;数字影像;像素;空间分辨率;影像匹配;精度
1.匹配目标的选定
建筑物与道路等地物是城市地形图测绘的主要内容,而地物的测绘应测量其特征点位的坐标,如房屋的角点等。
从图中可以看出,同名房物角点的影像差异较大,但是,房屋屋顶的影像相对较为清晰且较少受到遮蔽等的影响,因而,同名屋顶影像能保持较好的相似性,可以选定作为影像匹配单元,既匹配目标窗口。
由于屋顶的面积相对较大且与周围影像灰度差异—般来讲较大,因而或利用其他信息对搜索范围进行确定。
2.影像匹配算法
设右影像中目标窗口区域为D,则在左影像中同名区域的搜索与定位可以采用相关函数测度或差平方测度,其定义式为:
其中
和
分别为目标窗口与搜索窗口中对应于(x,y)坐标点处的影像像素灰度值,p加为搜索窗口中的共轭点坐标,要能进行匹配应具备两个基本条'4t-:
①影像要有足够多的纹理威要有一定的信息量,信息量可以用熵来进行定义对于随机数字影像其定义式为:
上述公式也称为Shannon-Wiener熵,是对离散随机变量概率分布不确定性的一种描述:
②同名影像要有足够的相似性,否则将不能进行匹配或匹配将失去意义。
经过t述匹配过程后,可以确定共轭图形的位置。
但这远远是不够的,我们需要精确定位共轭特征点的位置坐标。
了加快搜索速度,搜索可以沿着核线附近进行,或利用其他信息对搜索范围进行确定。
3.精确定位
3.1最小二乘影像匹配算法
为了进行特征点的精确定位,应利用最小二乘影像匹配算法对上述初步搜索得到的同名图形位置进行精确定位。
同名影像间经辐射改正与几何变改正后有下列关系式:
其中
与
是辐射畸变参数,
与
是几何畸变参数,
是噪声。
解算过程中的坐标(x,y)可以某一同名特征点为坐标原点进行取值。
将上式线性化后得误差方程式为:
其中各个系数
是函数对各参数的偏导数,例如cI=l、C2=
,c3=
等。
目标图形窗口内每一像素可列一个误差方程,因而,可以列出的误差方程个数等于目标图形窗口内像素个数.误差方程的矩阵形式为
为欲求得的参数向量。
参数的最小二乘解为:
解算的过程是迭代的,当相关系数值为最大或相邻两次迭代计算所得相关系数之差小于某一阀值时迭代过程结束,或几何畸变参数小于某一阀值时迭代过程结束。
如果最终所求得的几何畸变参数为
,且目标图形窗口各特征点坐标为(
),则右影像中其轭特征点的坐标为:
3.2目标图形的变换
由于所选择的图形内部可能缺乏纹理,因此,当目标图形小于同名搜索图形时.会产生无效解。
为了避免此种情形的出现,应将目标图形放大a倍,使目标图形完全覆盖同名图形。
此时,日标图形各特征点的坐标应改正成
并利用(x,y)进行最小二乘影像匹配的参数解算。
在解算的过程中,特征点是人工选择的,会包含一定的误差。
因此,可以利用下列公式精确定位目标图形的特征点:
其中
和
分别是x方向和Y方向的偏导数。
可以利用此坐标计算搜索窗口同名特征点坐标.当目标图形较大时,同名图形的几何畸变可能并非是线性的,此时,几何变换公式可以采用下列公式:
并利用下列t分布对参数的显著性进行检验,以占参数的检验为例:
原假设:
;备选假设:
,
对于线性畸变参数的解算,分布的自由度为(n-14),当
时,拒绝
,表明此参数是显著的应当予以保留,否则,接受
,表明此参数不显著,应舍去,然后重新计算其余畸变参数,同理,可以对其他参数进行
检验。
3.3特征点匹配的检验
当迭代计算结束后,应检验最后所求得的点位是否是真正的共轭特征点。
检验的标准是最终由(8)公式计算得到的点,应是右影像的特征点。
首先在最终计算得到同名点周围小范围内,利用Moravec或F6rstner等特征提取算子提取特征点,如角点等,或利用线特征提取算子提取特征点岗围两条特征线,其交点既是特征点。
利用特征提取算子计算得到的特征点坐标,与匹配计算得到的共轭点坐标差异小于某一阀值时,可以认为匹配计算得到的点是特征点,因而,表明匹配计算正确,否则,计算有误.若计算得到的特征点的坐标为(
,
),由最小二乘影像匹配计算得到的相应特征点的坐标为(
,
),则应满足:
3.4精度估计
由于测绘地形图对于精度的耍求较高,因而,有必要探讨匹配的精度如何。
由于相关函数测度或差平方测度只是用来进行初步定位,因而,匹配精度是由最小二乘影像匹配算法决定的.单位权中误差为:
其中n是误差方程个数,k是辐射畸变与几何畸变参数个数。
由于最小二乘影像匹配是个迭代过程,因而.每次计算均可计算单位权中误差,并可以计算相应的参数的中误差。
最终的辐射变换与几何变换参数是各次迭代求得的参数的函数。
一次迭代计算得到的变换参数量改正量的协方差阵为:
其中,几何变换参数的协方差阵为
,则由公式(8)及误差传遍定律可知,根据一次迭代讨算共轭点的定位精度为:
4.结语
实验表明,本文方法的可靠性较高,当同名图形尺寸相差不大时,匹配精度较高,误差不超过一个像素范围。
对于地面上的其他地物,可以采用传统方法进行单点定位,此外,对于不易用单点匹配或特征匹配的对象,也可采用这种方法进行匹配,影响匹配的因素较为复杂,针对不同地形和不同目的,应选不同的匹配方法。
参考文献(15条)
1.期刊论文徐建斌.洪文.吴一戎基于遗传算法的遥感影像匹配定位的研究-测试技术学报
2.期刊论文李二森.郭海涛.张保明.卢俊.PBIL算法在遥感影像匹配中的应用-武汉大学学报
3.期刊论文徐建斌.洪文.吴一戎.基于小波变换和遗传算法的遥感影像匹配方法的研究-电子与信息学报
4.会议论文纪松.范大昭.初艳锋.杨靖宇线阵遥感影像多视立体匹配中VLL模型的扩展2007
5.期刊论文李参海.王光辉.多源遥感影像误匹配点剔除的粗糙模糊C-均值方法测绘与空地理信息。
6.期刊论文齐怀卿.杨中华.薛倩遥感数字影像匹配精度探讨-黄河水利职业技术学院学报
7.期刊论文吴学明.王琴论遥感数字影像匹配精度-科技资讯
8.期刊论文田养军.薛春纪.马智民.曹建农.曲波变换的高光谱遥感图像融合方法在土地利用调查中的应用-遥感学报。
9.会议论文熊兴华基于遗传算法的高精度快速影像匹配-测绘信息工程。
10.硕士论文段蕾航片判绘地物数据的影像匹配与纠正方法的研究-武汉大学学报。
11.期刊论文刘晓龙李英成基于多源遥感影像融合的影像匹配技术-测绘科学。
12.期刊论文盛业华张卡叶春牛芩涛韩冰基于灰度投影的数字近景摄影立体影像匹配-光学学报。
13.硕士论文刘景正基于特征的SAR影像匹配技术研究-中国人民解放军信息大学学报。
14.硕士论文李华光基于影像分割特征提取的雷达影像匹配方法的研究-矿山测量。
15.期刊论文齐怀卿杨中华薛倩遥感数字影像匹配精度探讨-黄河水利职业技术学院学报
文献提供:
数据库:
期刊库
检索年限:
2000——2010检出篇数:
8篇
检索词(式):
遥感影像匹配
检索过程(步骤):
辽宁工程技术大学图书馆——电子资源——中文电子期刊——CNKI网络数论文篇名:
PBIL算法在遥感影像匹配中的应用著者:
李二森,郭海涛,张保明,卢俊
载文期刊名称:
武汉大学学报
2008年33卷2期:
120页——128页
摘要:
提出了一种将基于群体增量学习(population-basedincrementallearning,PBIL)算法用于遥感影像匹配的方法,给出了详细的理论和实验分析,引入信息熵作为PBIL算法迭代终止的条件之一,取得了较好的实验结果。
实验表明,基于该算法的影像匹配运算速度比较快,且收敛过程比较稳定。
数据库:
期刊库
检索年限:
2000——2010检出篇数:
8篇
检索词(式):
遥感影像匹配
检索过程(步骤):
辽宁工程技术大学图书馆——电子资源——中文电子期刊——CNKI网络数据库
论文篇名:
POS数据辅助的航空影像变化检测方法研究著者:
袁修孝,季顺平
载文期刊名称:
武汉大学学报
2007年32卷4期:
12页——17页
摘要:
提出了一种利用机载定位定向系统(JK4)数据辅助航空影像进行影像匹配和变化检测的方法。
首先利用带JK4数据的老影像解求新影像的外方位元素,然后在老立体影像上提取特征点,根据前方交会和共线条件方程得到新影像上同名点的近似位置,再与新影像进行匹配,寻找匹配不好的点作为变化区域的初始位置。
数据库:
期刊库
检索年限:
2000——2010检出篇数:
156篇
检索词(式):
遥感影像匹配
检索过程(步骤):
辽宁工程技术大学图书馆——万方数据资源
论文篇名:
尺度不变特征变换法在SAR影像匹配中的应用著者:
陈尔学,李增元,田昕,李世明载文期刊名称:
自动化学报
2008年34卷8期:
22页——25页
摘要:
过几组可代表合成孔径雷达(Syntheticapertureradar,SAR)影像配准主要实际应用情景的实验,对尺度不变特征变换法(Scaleinvariantfeaturetransformation,SIFT)在SAR图像配准中的应用能力进行丫系统的评价.发现SIFT方法可以实现同轨获取的多时相斜距影像之间、斜蹈与地距影像之间、地距影像与经过地理编码的斜足巨影像之间的精确准.
数据库:
期刊库
检索年限:
2000——2010检出篇数:
156篇
检索词(式):
遥感影像匹配
检索过程(步骤):
辽宁工程技术大学图书馆——万方数据资源
论文篇名:
低空遥感影像匹配与拼接技术研究著者:
王玉宏,陈永立
2009年34卷2期:
15页——19页
载文期刊名称:
测绘信息与工程
摘要:
介绍了无人驾驶飞行器低空遥感的优势和特点,阐述了低空遥感影像的自动匹配及全景图拼方法,试验结果验证了其匹配和全景影像图自动拼接方法的正确性
数据库:
硕士论文库
检索年限:
2000——2010检出篇数:
156篇
检索词(式):
遥感影像匹配
检索过程(步骤):
辽宁工程技术大学图书馆——万方数据资源
论文篇名:
多源控制点影像匹配策略及控制点影像库设计研究著者:
张宇坤
2009年34卷2期:
10页——16页
载文期刊名称:
测绘信息与工程
摘要:
影像匹配是数字摄影测量实现自动化量测的关键技术。
影像匹配的精确性、可靠性以及算法的适应性和速度是其研究的主要内容。
传统的影像匹配主要是运用测量控制点进行匹配,这种仅有坐标值的控制点难以在影像上进行同名点的判别和确定,还需要地形霾等资料来辅助进行点位的确定,从而降低了影像匹配的准确性和效率。
数据库:
期刊库
检索年限:
2000——2010检出篇数:
156篇
检索词(式):
遥感影像匹配
检索过程(步骤):
辽宁工程技术大学图书馆———万方数据资源
论文篇名:
高分辨率遥感影像的精纠正著者:
张剑清,张勇,郑顺义,张宏伟
载文期刊名称:
武汉大学学报
2004年29卷11期:
150页——155页
摘要:
论述了对高分辨率遥感影像进行精纠正获得正射影像的关键技术。
若干实际不同分辨率的高分辨率遥感影像被用于相应的实验,实例证明了本文算法的正确性。
数据库:
期刊库
检索年限:
2000——2010检出篇数:
156篇
检索词(式):
遥感影像匹配
检索过程(步骤):
辽宁工程技术大学图书馆———万方数据资源
论文篇名:
航片判绘地物数据的影像匹配与纠正方法的研究著者:
段蕾
载文期刊名称:
信息工程大学硕士学位论文
2006年33卷4期:
101页——110页
摘要:
摄影测量作为测量学科的分支,现已发展到了数字摄影测量阶段。
作为摄影测量的一部分,遥感图像判绘也进入了数字阶段。
在遥感图像判绘中地物采集指的就是通过一定手段取得地区一定数量地形点的地面平面坐标(x,Y)和高程Z的过程,这些数据是构成数字地面模型的基础数据。
传统的地物采集方法主要是通过在单张影像上获取地物点的空间坐标信息,但由于单张影像无法确定空间三维位置,所以这种方法需要依赖DEM。
数据库:
期刊库
检索年限:
2000——2010检出篇数:
156篇
检索词(式):
遥感影像匹配
检索过程(步骤):
辽宁工程技术大学图书馆———万方数据资源
论文篇名:
基于多源遥感影像融合的影像匹配技术著者:
刘晓龙。
李英成
载文期刊名称:
测绘科学
2007年32卷3期:
45页——49页
摘要:
多源遥感影像数据配准,常用的方法是多项式纠正法。
此方法简单,但不能有效实现图像之间的相互配准。
本文介绍了一种基于影像匹配的图像对图像局部纠正技术,包括影像直方图匹配、特征点提取、影像匹配处理技术,以及图像对图像局部纠正等技术,用于多源数据的配准。
实验证明这种流程适合不同时相、不同传感器遥感数据(TM数据、SPOT数据与航空影像数据)的精确配准,配准误差可达到子像元级别。
数据库:
期刊库
检索年限:
2000——2010检出篇数:
156篇
检索词(式):
遥感影像匹配
检索过程(步骤):
辽宁工程技术大学图书馆———万方数据资源
论文篇名:
基于灰度投影的数字近景摄影立体影像匹配”著者:
盛业华,张卡,叶春牛,芩涛,韩冰
载文期刊名称:
光学学报
2005年25卷12期:
52页——61页
摘要:
根据数字近景摄影测量的特点,针对建筑物三维建模的需要,提出了基于灰度投影的影像匹配算法。
该算法将影像行、列两个方向上的一维灰度投影,拓展为行、列,主对角线和次对角线四个方向上的一维灰度投影,计算左右影像的四个一维投影向量间的相似性测度的加权平均值作为最后的匹配测度。
数据库:
期刊库
检索年限:
2000——2010检出篇数:
156篇
检索词(式):
遥感影像匹配
检索过程(步骤):
辽宁工程技术大学图书馆———万方数据资源
论文篇名:
基于匹配的遥感影像自动纠正方法研究著者:
张登荣,蔡志刚,俞乐
载文期刊名称:
浙江大学学报
2007年41卷3期:
31页——38页
摘要:
针对多源遥感影像人工几何纠正方法存在精度差(效率低等问题’提出了一套新的基于匹配技术的自动纠正算法流程>该流程基于仿射变换对待纠正影像和已地理编码的参考影像进行粗配准>在利用T,**37算子从两幅图像中分别提取特征点的基础上’通过由特征点和小波影像金字塔引导的从粗到精的匹配策略获得控制点对’再利用多项式拟合迭代法剔除错误点对>在获得大量的高精度控制点对后利用不规则三角网仿射变换法对影像进行纠正’并对杭州地区多源遥感影像进行纠正试验。
数据库:
期刊库
检索年限:
2000——2010检出篇数:
156篇
检索词(式):
遥感影像匹配
检索过程(步骤):
辽宁工程技术大学图书馆———万方数据资源
论文篇名:
基于特征的SAR影像匹配技术研究著者:
李景刚.黄诗峰.李纪人
载文期刊名称:
自然灾害学报
2010年19卷3期:
25页——29页
摘要:
图像匹配是遥感影像融合、导航等应用的关键技术之一。
随着遥感技术在国民经济、
军事中的广泛应用,图像匹配技术也显得越来越重要。
光学影像的获取易受光线、天气、昼夜等因素的影响,而合成孔径雷达(syntlleticApemlrcRadar'SAR)作为一种主动成像系统具有分辨率高、全天时、全天候等优点。
数据库:
期刊库
检索年限:
2000——2010检出篇数:
156篇
检索词(式):
遥感影像匹配
检索过程(步骤):
辽宁工程技术大学图书馆———万方数据资源
论文篇名:
基于小波变换和遗传算法的遥感影像匹配方法的研究著者:
徐建斌,洪文,吴一
载文期刊名称:
电子与信息学报
2005年27卷2期:
65页——69页
摘要:
该文提出了利用小波分析和遗传算法实现遥感影像的匹配,在对参考影像和目标影像进行小波分解的基础上,利用遗传算法优良的全局寻优特点先对低分辨率的遥感影像进行匹配操作,然后逐级上推,最终实现全分辨率情况下的遥感影像的匹配。
数据库:
期刊库
检索年限:
2000——2010检出篇数:
156篇
检索词(式):
遥感影像匹配
检索过程(步骤):
辽宁工程技术大学图书馆———万方数据资源
论文篇名:
基于影像分割、特征提取的雷达影像匹配方法的研究著者:
李华光
载文期刊名称:
同济大学学报
2007年28卷2期:
39页——45页
摘要:
在测绘、环境监测、资源调查、灾害监测和评估、城市区域调查和规划等行业中得到广泛的应用。
特别是在军事领域,运用遥感方法获取敏感区域的信息影像一直是遥感重要的应用方向之一,例如在E行器的导航定位、武器的末端制导方面,遥感技术是获取对方区域信息可靠而又高效的方法。
二十一世纪将是一个数字地球的时代。
现代遥感技术是实现这一目标的关键技术之一。
现代遥感技术己经进入了一个能快速、及时提供多种对地观测遥感数据的新阶段。
数据库:
论文库
检索年限:
2000——2010检出篇数:
156篇
检索词(式):
遥感影像匹配
检索过程(步骤):
辽宁工程技术大学图书馆———万方数据资源
论文篇名:
论遥感数字影像匹配精度著者:
吴学明,王琴
载文期刊名称:
科技资讯
2002年25卷2期:
122页——130页
摘要:
对于解析铡图仪,若其仪器分辨率为△,则通常情况下该仪器的点位观测精度为2至3倍△。
若按此推论,在遥感数字影像处理中,所达到的精度将为象素的2至3倍。
在遥感图像中像素所代表的地面范围的大小,即扫描仪的瞬时视物,或地面物体能分辨的最小单元称为图像的空间分辨率。
数据库:
期刊库
检索年限:
2000——2010检出篇数:
156篇
检索词(式):
遥感影像匹配
检索过程(步骤):
辽宁工程技术大学图书馆———万方数据资源
论文篇名:
遥感数字影像匹配精度探讨著者:
齐怀卿,杨中华,薛倩
载文期刊名称:
黄河水利职业技术学院学报
2004年16卷4期:
18页——25页
摘要:
按传统的摄影测量精度评定方法评定遥感影像数字测图的精度存在误区,通过对整像素相关及用相关系数抛物线拟合相关的精度分析,可以证明即使应用相关系数最大的方法进行遥感影像匹配,其理论精度也可达到0.3像素的精度。
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