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倾斜航空影像的城区DSM生成

吴军  程门门  姚泽鑫  彭智勇  李俊  马峻  
【摘要】:目的以五方向倾斜航空影像为数据源开展城市数字表面模型(UDSM)半全局匹配(SGM)生成研究。方法主要包括两方面:1)路径受限的SGM金字塔匹配。以数量众多、分布均匀的倾斜影像空中三角测量连接点为约束对SGM匹配代价路径进行分段"纠正",以连接点薄板样条变换(TPS)生成的良好初始视差为基础实施金字塔匹配,提高SGM可靠性并实现路径搜索加速;2)基于遮挡分析的UDSM多视融合。以倾斜影像垂直视图UDSM为主体,将其他视图UDSM投影到垂直视图进行遮挡判断并根据其投影坐标分成3部分:遮挡点集、与垂直UDSM重叠的冗余点集、与垂直UDSM无重叠的非冗余点集,其中经过有效范围剔除的遮挡点集和非冗余点集将用于弥补垂直UDSM在立面或地面局部遮挡区域缺失的空间信息。结果针对某城市局部区域的UDSM生成实验显示,对存在透视失真、遮挡及不同基线条件的五方向倾斜航空像对,本文方法匹配生成的各像对UDSM质量均比传统SGM算法表现出色,融合后的UDSM点云分布更均匀、空间信息更完整,明显优于传统UDSM。结论以空中三角测量可靠连接点为路径约束并采用具有增大"拉入"范围能力的金字塔匹配策略,较好地解决了SGM因倾斜影像透视失真严重,视差搜索范围大而导致的匹配代价函数局部最优,错误匹配沿代价路径向后传播以及实时存储、计算开销大等应用问题,保障了倾斜影像的高质量密集匹配并明显提升计算效率;以垂直视图为主体的UDSM多视融合遮挡分析,充分考虑了同一目标区域多视UDSM空间信息既互补又存在高度冗余的特点,在有效去除冗余点云的同时,利用4个不同视图方向的UDSM来弥补垂直UDSM在立面以及局部地面、建筑物屋顶面空间信息的不足,为后续城市"真"正射影像制作及3维城市建模奠定了基础。

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