第七章 特征匹配與整體匹配

華北水利水電學(xué)院數(shù)字?jǐn)z影測量DigitalPhotogrammetry第七章特征匹配與整體匹配回顧[一]最小二乘影像匹配原理（重點(diǎn)）最小二乘影像匹配優(yōu)點(diǎn)、原理、基本思想[二]單點(diǎn)最小二乘影像匹配（重點(diǎn)）[三]最小二乘影像匹配精度影像灰度系統(tǒng)變形兩大類僅考慮輻射線性畸變的最小二乘匹配——相關(guān)系數(shù)單點(diǎn)最小二乘影像匹配的基本思想、計算步驟相關(guān)系數(shù)和信噪比關(guān)系及重要結(jié)論第六章最小二乘影像匹配LeastSquaresImageMatching內(nèi)容安排（重點(diǎn)）[一]基于特征的影像匹配[二]整體影像匹配第七章特征匹配與整體匹配FeatureMatchingandWholeMatching以影像的灰度分布為影像匹配的基礎(chǔ)，被稱為灰度匹配（AreaBasedImageMatching）特征匹配（FeatureBasedMatching，在計算機(jī)界也稱為

PrimitiveBasedMatching）。[一]基于特征的影像匹配1.概述第七章特征匹配與整體匹配FeatureMatchingandWholeMatching1）什么是基于特征的影像匹配？(what)[一]基于特征的影像匹配1.概述第七章特征匹配與整體匹配FeatureMatchingandWholeMatching1）什么是基于特征的影像匹配？(what)

以影像上提取的特征為共軛實(shí)體，以特征的描述參數(shù)為匹配實(shí)體，通過計算匹配實(shí)體之間的相似性測度實(shí)現(xiàn)共軛實(shí)體配準(zhǔn)的影像匹配方法，稱為基于特征的影像匹配(Feature-BasedImageMatching)。

常用的特征有點(diǎn)、線、面等，常用的特征描述參數(shù)包括點(diǎn)的圓度，特征周圍的灰度分布；線的長度、方向、寬度、梯度；面特征面積、形狀、與周圍面特征的關(guān)系等。[一]基于特征的影像匹配1.概述第七章特征匹配與整體匹配FeatureMatchingandWholeMatching2）為什么要用基于特征的影像匹配(why)

（1）當(dāng)匹配的點(diǎn)位于低反差區(qū)內(nèi)，即在該窗口內(nèi)信息貧乏，信噪比很小，則其匹配的可靠性不高。[一]基于特征的影像匹配1.概述第七章特征匹配與整體匹配FeatureMatchingandWholeMatching2）為什么要用基于特征的影像匹配(why)

（2）目的只需配準(zhǔn)某些“感興趣”的點(diǎn)、線或面。[一]基于特征的影像匹配1.概述第七章特征匹配與整體匹配FeatureMatchingandWholeMatching2）為什么要用基于特征的影像匹配(why)

（3）在大比例尺城市航空攝影測量中，被處理的對象主要是人工建筑物，灰度匹配難以適應(yīng)。[一]基于特征的影像匹配2.特征匹配步驟第七章特征匹配與整體匹配FeatureMatchingandWholeMatching特征的匹配可以分為點(diǎn)、線、面特征匹配

特征提取特征描述[一]基于特征的影像匹配3.基于特征（點(diǎn)）的影像匹配策略第七章特征匹配與整體匹配FeatureMatchingandWholeMatching1）建立金字塔分層影像[一]基于特征的影像匹配3.基于特征（點(diǎn)）的影像匹配策略第七章特征匹配與整體匹配FeatureMatchingandWholeMatching2）特征提取將特征點(diǎn)分成幾個等級不同的目的提不同特征點(diǎn)[一]基于特征的影像匹配3.基于特征（點(diǎn)）的影像匹配策略第七章特征匹配與整體匹配FeatureMatchingandWholeMatching均勻分布隨機(jī)分布特征點(diǎn)的分布則可有兩種方式[一]基于特征的影像匹配3.基于特征（點(diǎn)）的影像匹配策略第七章特征匹配與整體匹配FeatureMatchingandWholeMatching3）特征點(diǎn)的匹配二維匹配與一維匹配

影像方位參數(shù)未知時，必須進(jìn)行二維影像匹配;建立影像模型，形成核線進(jìn)行一維匹配.[一]基于特征的影像匹配3.基于特征（點(diǎn)）的影像匹配策略第七章特征匹配與整體匹配FeatureMatchingandWholeMatching3）特征點(diǎn)的匹配匹配的備選點(diǎn)選擇方法對右影像也進(jìn)行相應(yīng)特征提取右影像不進(jìn)行特征提取右影像不進(jìn)行特征提取，但也不將所有的點(diǎn)作為可能的匹配點(diǎn)特征點(diǎn)的提取與匹配的順序

[一]基于特征的影像匹配3.基于特征（點(diǎn)）的影像匹配策略第七章特征匹配與整體匹配FeatureMatchingandWholeMatching3）特征點(diǎn)的匹配

“深度優(yōu)先”

特征點(diǎn)的提取與匹配的順序

[一]基于特征的影像匹配3.基于特征（點(diǎn)）的影像匹配策略第七章特征匹配與整體匹配FeatureMatchingandWholeMatching3）特征點(diǎn)的匹配

“廣度優(yōu)先”

匹配的準(zhǔn)則[一]基于特征的影像匹配3.基于特征（點(diǎn)）的影像匹配策略第七章特征匹配與整體匹配FeatureMatchingandWholeMatching3）特征點(diǎn)的匹配

除了運(yùn)用一定的相似性測度（主要是相關(guān)系數(shù)），一般還可考慮特征的方向，周圍已匹配點(diǎn)的結(jié)果粗差的剔除小范圍內(nèi)用傾斜平面模型進(jìn)行視差擬合[一]基于特征的影像匹配4.跨接法影像匹配第七章特征匹配與整體匹配FeatureMatchingandWholeMatching

處理影像幾何變形ABb1a1a2b2先不顧及幾何變形作“粗匹配”，后用其結(jié)果作幾何改正再匹配

幾何變形

影像匹配幾何改正最小二乘影像匹配將影像匹配與幾何改正均作為參數(shù)同時解算

[一]基于特征的影像匹配4.跨接法影像匹配第七章特征匹配與整體匹配FeatureMatchingandWholeMatching

處理影像幾何變形影像匹配幾何改正與影像匹配[一]基于特征的影像匹配4.跨接法影像匹配第七章特征匹配與整體匹配FeatureMatchingandWholeMatching

處理影像幾何變形幾何改正影像匹配基本思想[一]基于特征的影像匹配4.跨接法影像匹配第七章特征匹配與整體匹配FeatureMatchingandWholeMatching1）主要過程（1）特征提取

特征定義為一個“影像段”，由三個特征點(diǎn)組成：一個灰度梯度最大點(diǎn)Z，兩個“突出點(diǎn)”（梯度很小）S1，S2

三個特征點(diǎn)的像素序號保留S1，S2之灰度差△gZs1s2[一]基于特征的影像匹配第七章特征匹配與整體匹配FeatureMatchingandWholeMatching（2）構(gòu)成跨接法匹配窗口

FbFeFb窗口Fe窗口核線S1S2ZS1ZS2FbFe左窗口右窗口Fb123Fb1特征1重采樣窗口Fb3第一步：幾何改正，重采樣第二步：相關(guān)特征3重采樣窗口[一]基于特征的影像匹配第七章特征匹配與整體匹配FeatureMatchingandWholeMatching（3）跨接法影像匹配[一]基于特征的影像匹配第七章特征匹配與整體匹配FeatureMatchingandWholeMatching目標(biāo)窗口搜索窗口二維窗口重采樣與匹配重采樣相關(guān)[一]基于特征的影像匹配第七章特征匹配與整體匹配FeatureMatchingandWholeMatching

將目標(biāo)窗口[a,b]整個視為待配準(zhǔn)元“影像段”aba1b1b3a3a2b2左核線右核線[二]整體影像匹配1.基本思想第七章特征匹配與整體匹配FeatureMatchingandWholeMatching通常，無論是基于灰度還是基于特征匹配，多數(shù)是作單點(diǎn)匹配或局部匹配，它們不考慮周圍鄰近點(diǎn)（或要素）之間的相關(guān)性。

整體影像匹配是一類顧及共軛實(shí)體之間的相容性、一致性和整體協(xié)調(diào)性的影像匹配方法。它具有匹配可靠性高的特點(diǎn)。

[二]整體影像匹配1.基本思想第七章特征匹配與整體匹配FeatureMatchingandWholeMatching一般情況，地形可認(rèn)為是連續(xù)的，因此鄰近點(diǎn)的高程（或視差）就有很強(qiáng)的相關(guān)性。如何顧及它們之間的相關(guān)性，產(chǎn)生最佳的整體匹配結(jié)果，這是提高影像匹配可靠性、匹配結(jié)果之間的一致性的重要途徑。

[二]整體影像匹配2.主要方法第七章特征匹配與整體匹配FeatureMatchingandWholeMatching動態(tài)規(guī)劃影像匹配多點(diǎn)最小二乘影像匹配

松弛法影像匹配

人工神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)影像匹配

本講小結(jié)[一]基于特征的影像匹配（重點(diǎn)）特征匹配的步驟[二]整體影像匹配基于特征的影像匹配策略處理影