第八章 数字摄影测量
基于核线的影像匹配
前面讨论了基于二维影像窗口的相关算法。如果
能够利用空间成像的某些性质,将二维相关转化
为一维相关,就会使得影像匹配的效率与可靠性
都得到提高。那么这个空间成像的某些性质具体
是指什么呢?
核面,左、右摄影中心
S和 S’与某一地面点 P
所构成的平面.即点 P
与基线 B构成的平面。
核线,过某点 P的核面与
左、右影像的交线,
分别称为左核线和右
核平线。
主核面,左、右像主点
分别与基线构成的平
面,分别称为左主核
面和右主核面。
主核线,左、右主核面分别与左、右影像平面的
交线分别称为左主核线和右主核线。
垂核面,由基线与像底点构成的核面,因为左、
右影像的底点与摄影基线位于同一铅垂面内,
所以,一个像对只有一个垂核面。
垂核线,垂核面与左、右影像面的交线,分别称
为左垂核线和右垂核线。
核点; 在计算机视觉领域被称为极点,是指摄影
中心连线 SS’延长线与左、右影像的交点,并分
别称为左、右核点(极点)。
为了讨论核线的性质,先引人一个概念,
理想像对;平行于摄影基线的“相对水平”的影像
对。
核线的基本性质可以归纳如下,
( 1)在倾斜影像上的所有核线相互不平行,旦交于
核点(极点)。
( 2)在理想影像平面上,所有核线相互平行,不仅
同一影像面上的核线平行,而且影像对上的相应
的核线也平行,上下视差为零,这一特性对于立
体观测是十分有用的。
( 3)左(右)影像上的某一点,其同名点必定在其
右(左)影像上的同名核线上,这一特性是实现
核线相关的基本依据。
核线几何关系解析
如前所述,影像上的所有核线是互相不平行的,它
们交于核点;但是,如果将核线投影到一对“理
想像对”上,则在理想像对上的所有核线相互平
行。如图所示,p1和 p2为倾斜立体像对,p1’和 p2’
为平行于摄影基线 B的理想像对,ab和 cd分别为左
右倾斜像对上的核线,a’b’和 c’d’是 ab和 cd分别在
左右理想影像上的投影。
可以看出影像上的核线以及影像对之间的核线均相
互平行,因此利用这一特性我们就有可能在相对
水平像片上建立规则的格网,它的行就是核线,
核线上像元素的灰度可由它对应的实际像片上的
灰度求得。
设倾斜影像上的坐标系为( x,y)与( x’,y’);理想影
像上的坐标系为( u,v):与( u’,v’),按照共线
方程有,
?
?
?
?
?
?
?
??
??
??
??
??
??
fcvbua
fcvbua
fy
fcvbua
fcvbua
fx
333
222
333
111
式中的外方位元素可以由单独像对相对定向求得,
显然在理想影像像对上,v可视为常数,同时将属
于外方位元素的项合并整理,得,
其中,
)(
1
1
3
21
3
21
a
ue
eue
y
ud
dud
x
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
在以上讨论的基础上,可得核线影像生成过程如下,
( 1)在内定向的基础上.按照单独像对相对定向的
方法进行相对定向,求得五个相对定向元素。
( 2)根据相对定向的结果,将原始影像的四个角点
投影到核线影像平面上,以确定核线影像的范围。
( 3)在确定某一行核线影像的坐标 v之后,以等间隔
Δ取一系列 u值,Δ,2Δ,3Δ… 按 (a)式解求的一系列的
像点坐标 (x1,y1),(x2,y2),(x3,y3)… 并内定向出这些
点的原始影像坐标。
( 4)得到原始影像坐标后,并不一定处于某一个像
素的整数位置上,需要进行重采样,将这些像点经
重采样后的灰度直接赋子核线影像。
核线相关
核线相关是一种一维相关,其目标区和搜索区分别位
于左、右同名核线上,均为一维的影像窗口,为了
沿同名核线搜索同名点。在左核线上建立一个目标
区,该目标区中心就是目标点,目标区的长度为 n个
像元素( n为奇数);另在右片上沿同名核线建立搜
索区,其长度为 m个像元素,如下图所示,为找同
名点;可计算有关相关系数,并取最大值所对应的
目标区的中心点为最终的同名点。