第七章 特征匹配与整体匹配

华北水利水电学院数字摄影测量DigitalPhotogrammetry第七章特征匹配与整体匹配回顾[一]最小二乘影像匹配原理（重点）最小二乘影像匹配优点、原理、基本思想[二]单点最小二乘影像匹配（重点）[三]最小二乘影像匹配精度影像灰度系统变形两大类仅考虑辐射线性畸变的最小二乘匹配——相关系数单点最小二乘影像匹配的基本思想、计算步骤相关系数和信噪比关系及重要结论第六章最小二乘影像匹配LeastSquaresImageMatching内容安排（重点）[一]基于特征的影像匹配[二]整体影像匹配第七章特征匹配与整体匹配FeatureMatchingandWholeMatching以影像的灰度分布为影像匹配的基础，被称为灰度匹配（AreaBasedImageMatching）特征匹配（FeatureBasedMatching，在计算机界也称为

PrimitiveBasedMatching）。[一]基于特征的影像匹配1.概述第七章特征匹配与整体匹配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与整体匹配FeatureMatchingandWholeMatching1）什么是基于特征的影像匹配？(what)

以影像上提取的特征为共轭实体，以特征的描述参数为匹配实体，通过计算匹配实体之间的相似性测度实现共轭实体配准的影像匹配方法，称为基于特征的影像匹配(Feature-BasedImageMatching)。

常用的特征有点、线、面等，常用的特征描述参数包括点的圆度，特征周围的灰度分布；线的长度、方向、宽度、梯度；面特征面积、形状、与周围面特征的关系等。[一]基于特征的影像匹配1.概述第七章特征匹配与整体匹配FeatureMatchingandWholeMatching2）为什么要用基于特征的影像匹配(why)

（1）当匹配的点位于低反差区内，即在该窗口内信息贫乏，信噪比很小，则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与整体匹配FeatureMatchingandWholeMatching2）为什么要用基于特征的影像匹配(why)

（2）目的只需配准某些“感兴趣”的点、线或面。[一]基于特征的影像匹配1.概述第七章特征匹配与整体匹配FeatureMatchingandWholeMatching2）为什么要用基于特征的影像匹配(why)

（3）在大比例尺城市航空摄影测量中，被处理的对象主要是人工建筑物，灰度匹配难以适应。[一]基于特征的影像匹配2.特征匹配步骤第七章特征匹配与整体匹配FeatureMatchingandWholeMatching特征的匹配可以分为点、线、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（点）的影像匹配策略第七章特征匹配与整体匹配FeatureMatchingandWholeMatching1）建立金字塔分层影像[一]基于特征的影像匹配3.基于特征（点）的影像匹配策略第七章特征匹配与整体匹配FeatureMatchingandWholeMatching2）特征提取将特征点分成几个等级不同的目的提不同特征点[一]基于特征的影像匹配3.基于特征（点）的影像匹配策略第七章特征匹配与整体匹配FeatureMatchingandWholeMatching均匀分布随机分布特征点的分布则可有两种方式[一]基于特征的影像匹配3.基于特征（点）的影像匹配策略第七章特征匹配与整体匹配FeatureMatchingandWholeMatching3）特征点的匹配二维匹配与一维匹配

影像方位参数未知时，必须进行二维影像匹配;建立影像模型，形成核线进行一维匹配.[一]基于特征的影像匹配3.基于特征（点）的影像匹配策略第七章特征匹配与整体匹配FeatureMatchingandWholeMatching3）特征点的匹配匹配的备选点选择方法对右影像也进行相应特征提取右影像不进行特征提取右影像不进行特征提取，但也不将所有的点作为可能的匹配点特征点的提取与匹配的顺序

[一]基于特征的影像匹配3.基于特征（点）的影像匹配策略第七章特征匹配与整体匹配FeatureMatchingandWholeMatching3）特征点的匹配

“深度优先”

特征点的提取与匹配的顺序

[一]基于特征的影像匹配3.基于特征（点）的影像匹配策略第七章特征匹配与整体匹配FeatureMatchingandWholeMatching3）特征点的匹配

“广度优先”

匹配的准则[一]基于特征的影像匹配3.基于特征（点）的影像匹配策略第七章特征匹配与整体匹配FeatureMatchingandWholeMatching3）特征点的匹配

除了运用一定的相似性测度（主要是相关系数），一般还可考虑特征的方向，周围已匹配点的结果粗差的剔除小范围内用倾斜平面模型进行视差拟合[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与整体匹配FeatureMatchingandWholeMatching

处理影像几何变形ABb1a1a2b2先不顾及几何变形作“粗匹配”，后用其结果作几何改正再匹配

几何变形

影像匹配几何改正最小二乘影像匹配将影像匹配与几何改正均作为参数同时解算

[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与整体匹配FeatureMatchingandWholeMatching

处理影像几何变形影像匹配几何改正与影像匹配[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与整体匹配FeatureMatchingandWholeMatching

处理影像几何变形几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与整体匹配FeatureMatchingandWholeMatching1）主要过程（1）特征提取

特征定义为一个“影像段”，由三个特征点组成：一个灰度梯度最大点Z，两个“突出点”（梯度很小）S1，S2

三个特征点的像素序号保留S1，S2之灰度差△gZs1s2[一]基于特征的影像匹配第七章特征匹配与整体匹配FeatureMatchingandWholeMatching（2）构成跨接法匹配窗口

FbFeFb窗口Fe窗口核线S1S2ZS1ZS2FbFe左窗口右窗口Fb123Fb1特征1重采样窗口Fb3第一步：几何改正，重采样第二步：相关特征3重采样窗口[一]基于特征的影像匹配第七章特征匹配与整体匹配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与整体匹配FeatureMatchingandWholeMatching目标窗口搜索窗口二维窗口重采样与匹配重采样相关[一]基于特征的影像匹配第七章特征匹配与整体匹配FeatureMatchingandWholeMatching

将目标窗口[a,b]整个视为待配准元“影像段”aba1b1b3a3a2b2左核线右核线[二]整体影像匹配1.基本思想第七章特征匹配与整体匹配FeatureMatchingandWholeMatching通常，无论是基于灰度还是基于特征匹配，多数是作单点匹配或局部匹配，它们不考虑周围邻近点（或要素）之间的相关性。

整体影像匹配是一类顾及共轭实体之间的相容性、一致性和整体协调性的影像匹配方法。它具有匹配可靠性高的特点。

[二]整体影像匹配1.基本思想第七章特征匹配与整体匹配FeatureMatchingandWholeMatching一般情况，地形可认为是连续的，因此邻近点的高程（或视差）就有很强的相关性。如何顾及它们之间的相关性，产生最佳的整体匹配结果，这是提高影像匹配可靠性、匹配结果之间的一致性的重要途径。

[二]整体影像匹配2.主要方法第七章特征匹配与整体匹配FeatureMatchingandWholeMatching动态规划影像匹配多点最小二乘影像匹配

松弛法影像匹配

人工神经元网络影像匹配

本讲小结[一]基于特征的影像匹配（重点）特征匹配的步骤[二]整体影像匹配基于特征的影像匹配策略处理影