线阵影像多视匹配自动提取DSM的理论与方法

本文以航空、航天遥感测绘的规模化、自动化与智能化进程为背景,围绕线阵影像多视匹配自动提取数字表面模型(Digital Surface Model,DSM)的理论与方法,系统、深入地研究了多视匹配影像的预处理、点元素和线元素的多视匹配模型与策略以及DSM自动提取流程等方面的内容,取得了一定的进展。本文完成的工作主要有: 1.针对L0级ADS40航空线阵影像,设计了几何校正、自适应平滑滤波与Wallis滤波相结合的影像增强、小波影像金字塔等预处理方法及流程,为多视匹配提供高质量的原始影像数据; 2.研究并比较了线阵影像的点元素多视匹配模型,引入了线阵影像的准核线概念,给出了模型的准核线搜索方向、匹配检查方法与工作过程。研究表明,多视匹配模型能够利用冗余影像信息,减小信息盲区,提高匹配成功率; 3.分析了点元素多视匹配模型在相似特征、遮挡特征上的匹配优势,深入研究了该模型在断裂特征上的误匹配原因,设计了断裂特征的窗口自适应扩展算法; 4.改进了基于支配点的线元素模拟方法。在兼顾线元素几何特性与灰度特性的情况下,利用支配点的多视匹配结果,间接完成线元素的多视匹配任务; 5.提出了相关窗口变换、自适应窗口变换、基于特征引导的视差格网补偿、准核线约束下的多视最小二乘等点元素多视匹配策略,分析了匹配策略的原理与作用,给出了匹配策略与点元素多视匹配模型的结合方式和工作过程。在此基础上,通过实验验证了匹配模型与策略在密集格网点上的匹配可靠性; 6.分析了匹配测度、概率松弛法匹配检查、线性B样条边缘重建等线元素多视匹配策略,利用线元素及其支配点的灰度特性,通过匹配检查,提高匹配结果可靠性,重建三维边缘; 7.以多视匹配模型与策略为基础,建立了线阵影像多视匹配提取DSM的自动化流程,探讨了DSM自动生成过程中一些关键技术问题,如线段约束条件下的DSM三角网生成与DSM格网化内插等。实验表明,本文提出的DSM自动化生成方法能够用于从线阵影像中自动提取DSM。