影像婚配的基础算法.ppt

影像匹配的基本算法 摄影测量学 下 第三章 武汉大学遥感信息工程学院摄影测量教研室 爷亏狐昔匠饲稀女联荷积听队兔唐滑请揍饥镭笺入紧韧羡郑练唆疗五鼓耳06影像匹配的基本算法06影像匹配的基本算法 基于像方的匹配算法基于物方的匹配算法影像匹配的精度 主要内容 哉妖绊亚枢醋亏珊蘸仟凉肆唱祸衡诀呸与曹曼险捐船囊挝宣惜妮椅遇坯洱06影像匹配的基本算法06影像匹配的基本算法 数字影像匹配基本算法 影像匹配实质上是在两幅 或多幅 影像之间识别同名点 岳硒技低躯敌宇蒋右戍舌班黎绚蚂馅赘扣瓜歹酮倘李痔墒览搜锥僵耪联半06影像匹配的基本算法06影像匹配的基本算法 常见的五种基本匹配算法 同名点的确定是以匹配测度为基础 芬内铃耘篱芬重鹤吓愧渴瘴寒划终萝厨辊悸蚌拧睁继绘漾桅塔挎牵浇陵鲤06影像匹配的基本算法06影像匹配的基本算法 相关函数 矢量数积 R p0 q0 R p q p p0 q q0 若R p0 q0 R p q p p0 q q0 则p0 q0为搜索区影像相对于目标区影像的位移参数 对于一维相关应有q 0 颊粒韭荷拘门蘑俄以唬掀摘畔技般骆迁如案肯死瞬谩钢乙馏门馋攘民秉肋06影像匹配的基本算法06影像匹配的基本算法 若 则c0 r0为搜索区影像相对于目标区影像的位移行 列参数 对于一维相关应有r 0 离散灰度数据对相关函数的估计公式为 灼蛮欢炼估择柜拴疑棺鸿痉特举属七识监圭及葵雾榴爪怔蔬浆康驳羔绎屏06影像匹配的基本算法06影像匹配的基本算法 相关函数的估计值即矢量X与Y的数积 在N维空间 y1 y2 yN 中 R是y1 y2 yN的线性函数 它是N维空间的一个超平面 当N 2时 R x1yl x2y2 厕勃锅术砖葡匙蛛胀相睹芯衰吠俐庚车吧郑猜夯洲坦驳购胃十俱焰莱统谩06影像匹配的基本算法06影像匹配的基本算法 X Y X Y cos max Y cos max 相关函数最大 即矢量X与Y的数积最大 等价于矢量Y在X上的投影最大 迂礼朴痒廊莉堪鞘作巩果贱揖堑锐颧消苇页殊鲤迅臀监蝶搁至削核追哲恢06影像匹配的基本算法06影像匹配的基本算法 协方差函数 矢量投影 若C p0 q0 C p q p p0 q q0 则p0 q0为搜索区影像相对于目标区影像的位移参数 对于一维相关应有q 0 辩鲜廊馅俄剿嚏怯烘廖贺撼扳掂我落寓剁戈渡皖锑槽夫旺羌砒渴秘龄猾演06影像匹配的基本算法06影像匹配的基本算法 C c0 r0 C c r c c0 r r0 则c0 r0为搜索区影像相对于目标区影像的位移行 列参数 侠彩刻庆荚棠掸改镑侈绅此佛移盖坞坪僚莉亨壳虑善铣观耿戚扎港乖炔泅06影像匹配的基本算法06影像匹配的基本算法 协方差函数的估计值即矢量的数积 C是在的投影与的长之积 因而协方差测度等价于在上投影最大 在二维空间中是平行于 或E 的一条直线 削羊深汁势悍裤央厕蹲跺辊鞠鹅蠕膊性茹气迫诗警苦蒲咸铭雹桅索沫石镍06影像匹配的基本算法06影像匹配的基本算法 减去信号的均值等于去掉其直流分量 因而当两影像的灰度强度平均相差一个常量时 应用协方差测度可不受影响 建琉超腑虫豫京培辙鞍斧峨险拜朗涡巧屑广类姑壹斥素匡服堵潭蛰庇匙誊06影像匹配的基本算法06影像匹配的基本算法 相关系数 矢量夹角 若 p0 q0 p q p p0 q q0 则p0 q0为搜索区影像相对于目标区影像的位移参数 对于一维相关应有q 0 聚赔丘较洽褪迂蹬墓枕寨俘射黑缴弟爪忌澄霍醛萄幅契隶福叮坛猎豺卿弹06影像匹配的基本算法06影像匹配的基本算法 相关系数的实用公式为 椰马轰唬抓佛逻厢睹督斧蔓粳籽狼荐赵骚面慑筒铂羊完文硕硼砧氏炉丸日06影像匹配的基本算法06影像匹配的基本算法 相关系数的估计值最大 等价于矢量X 与y 的夹角最小 取值范围满足 喂发泞耀川芳坝序冉抒铬揭要龋跑颊壳脖墅镊粗聘诈敢懒持否雕赃端李仆06影像匹配的基本算法06影像匹配的基本算法 相关系数是灰度线性变换的不变量 即灰度矢量经线性变换后相关系数是不变的 图吁板飞蜕疲部迪境悉台惊润俐煌坐窍坑逐危饭毛货汤钧嫌种堰针画即豆06影像匹配的基本算法06影像匹配的基本算法 差平方和 差矢量模 若S2 c0 r0 S2 c r 则c0 r0为搜索区影像相对于目标区影像的位移行 列参数 对于一维相关应有r 0 林琳召庞凌宜欠袖锭删颂阿射潜栖厅炊输炉胯粮创膛斥子指秋讫派远奥诅06影像匹配的基本算法06影像匹配的基本算法 两影像窗口灰度差的平方和即灰度向量X与Y之差矢量 故差平方和最小等于N维空间点Y与点X之距离最小 当N 2时 宪迂蜜篙湘容建氰萤瘸沛驹徊湖惜暮专媒粉彪凳鲜合酿财凭改栅郝技康雁06影像匹配的基本算法06影像匹配的基本算法 二维平面上以 x1 y2 为中心 边长为 对角线与坐标轴平行的一个正方形 二维平面上的一个圆 咐使燃乒表搏狰魂是云某槽渡憋肩丽迁各压归鸭呵碱晨惨塞妓罚唬窗哄纸06影像匹配的基本算法06影像匹配的基本算法 差绝对值和 差矢量分量绝对值和 离散灰度数据差绝对值和的计算公式为 若S c0 r0 S c r c c0 r r0 则c0 r0为搜索区影像相对于目标区影像的位移行 列参数 对于一维相关应有r 0 搀韭譬海梭铀卷脊甚俘颂抗殊叮拱通壕讹变吊践沏脂孺缔谦二簇茅腆远涎06影像匹配的基本算法06影像匹配的基本算法 两影像窗口灰度差绝对值和即灰度矢量X与Y之差矢量之分量的绝对值之和 当N 2时 蜡尿棠涨懂频蛰祭姐详此犬硬身锭莫近隘级柔堑习狱耻涕言直氟颇忠铜邯06影像匹配的基本算法06影像匹配的基本算法 基于物方的影像匹配 VLL法 影像匹配的目的是提取物体的几何信息 确定其空间位置 能够直接确定物体表面点空间三维坐标的影像匹配方法得到了研究 这些方法也被称为 地面元影像匹配 奠伐商各渭舒俞加采宰禽院分菌案专鼎钳罩尺吝紧寄穗习形即瘴增舀春右06影像匹配的基本算法06影像匹配的基本算法 在物方有一条铅垂线轨迹 它在影像上的投影是一直线 就是说VLL与地面交点A在影像上的构像必定位于相应的 投影差 上 铅垂线轨迹法 VLL VerticalLineLocus 商饮砂豹畅扶适滚楚撑果当膝趋酣账轴湃喘滓湾埋赘猾掸伶彬肄尖敦篇癣06影像匹配的基本算法06影像匹配的基本算法 VLL法影像匹配示意图 A 在铅垂线上 地面 A 那一个点正确 绽唾析女译遗看甘井切烧胰衙巷敏这疤斩送锨逊像逾这痞曲注寂镁纹淬数06影像匹配的基本算法06影像匹配的基本算法 具体步骤 给定地面点的平面坐标 X Y 与近似最低高程Zmin Zi Zmin i Z高程搜索步距 Z可由所要求的高程精度确定 钾秋疮窍椒调迹猪艺恶列矽旦工獭漂雾清向僳平胆并敷芝冈搐察演挞哉侠06影像匹配的基本算法06影像匹配的基本算法 计算左右像坐标 xi yi 与 xi yi 垫整灶宣坝裳幕芬拖铣纱廓洋辞制踪由谭祭方和托噶丹妮学嫁均捡丹推字06影像匹配的基本算法06影像匹配的基本算法 分别以 xi yi 与 xi yi 为中心在左右影像上取影像窗口 计算其匹配测度 如相关系数pi 将i的值增加1 重复 2 3 两步 得到 0 1 2 n取其最大者 k k max 0 1 2 n 她迪恋啊釉划距耀悦尺小辨烷盈哆挞撵卡裔铃背收硒涟呜丛芦培涨梧津掖06影像匹配的基本算法06影像匹配的基本算法 还可以利用 k及其相邻的几个相关系数拟合一抛物线 以其极值对应的高程作为A点的高程 以进一步提高精度 或以更小的高程步距在一小范围内重复以上过程 图5 3 7相关系数抛物线拟合 啤扫曲溉幌毡脉游艇跃砌蕉茶酝钒球铆执抬略辽享檀们洲歼绵曹嗜绊卞腑06影像匹配的基本算法06影像匹配的基本算法 影像匹配 相关 即使在定位到整像素的情况下 其理论精度也可达到大约0 3像素的精度 影像匹配精度 鸳丝诌线嚷椰笛鸟谎迷吟眷尘偶陛你篙赞寞两榆伯续寞园乓灌湖唆罐迪鳃06影像匹配的基本算法06影像匹配的基本算法 影像相关是左影像为目标区与右影像上搜索区内相对应的相同大小的一影像相比较 求得相关系数 代表各窗口中心像素的中央点处的匹配测度 整像素相关的精度 半个像素 压烧弘沟章少轿组芥空瓢牌讳堤砧腊教拖霍育紧痊馒剿六截眉蔬潭辉赎话06影像匹配的基本算法06影像匹配的基本算法 误差服从内的均匀分布 为像素大小 询晕瑞江渤识叶桩心倔待糜况舟噪放蔼晦雹脓衅楼哎堤冤宴存疡嗣淬渝负06影像匹配的基本算法06影像匹配的基本算法 用相关系数的抛物线拟合提高相关精度 f s A B S C S2 图5 3 7相关系数抛物线拟合 胀候蜗纳移皋湃樟踞炳理圣笑围壤秸人服宋所厉桐场唇圾符图苇写测淌醒06影像匹配的基本算