基于投影数字高程模型的正射影像镶嵌线自动提取方法技术

本发明专利技术公开了一种基于投影数字高程模型的正射影像镶嵌线自动提取方法，包括步骤：步骤1，获取单片正射影像的投影数字高程模型；步骤2，确定待镶嵌正射影像对；步骤3，将待镶嵌正射影像对的投影数字高程模型按地理坐标叠加获得叠加图像，将叠加图像二值化得到二值叠加图像；步骤4，采用图像形态学方法提取二值叠加图像的骨架线获得骨架线网络，采用Dijkstra算法在骨架线网络中搜寻最短路径，即待镶嵌影像对的镶嵌线。本发明专利技术方法能自动获取高质量的正射影像镶嵌线，可提高正射影像产品的生产效率；同时利用了数字地面模型数据与数字表面模型数据的信息寻找镶嵌线，可提高正射影像产品质量。

Automatic extraction method of Orthophoto mosaic line based on projective digital elevation model

The invention discloses an automatic extraction method, orthophoto mosaic projection line based on digital elevation model comprises the following steps: Step 1, projection digital elevation model acquisition monolithic orthophoto; step 2, to determine the mosaic orthophoto; step 3, to be mosaic orthophoto digital elevation model of image according to the geographical coordinates obtained superimposed image overlay, adding image binarization two value adding image; step 4, extracting two value image obtained superimposed skeleton skeleton network using image morphological method, Dijkstra algorithm is used to search the shortest path in the skeleton in the network, that is to be on the mosaic image mosaic line. Orthophoto mosaicking method of the invention can automatically obtain high quality, can improve the orthophoto production efficiency; and the use of data and digital terrain model surface model for information mosaic line, can improve the quality of the products of orthophoto.

【技术实现步骤摘要】
基于投影数字高程模型的正射影像镶嵌线自动提取方法
本专利技术属于测绘产品之一的正射影像产品自动化生产
，尤其涉及一种基于投影数字高程模型的正射影像镶嵌线自动提取方法。
技术介绍
测绘产品生产中，利用摄影测量方法，使用航空影像制作正射影像产品时，需将多张经正射纠正的影像镶嵌成范围更大的图像，然后按照一定规范裁切得到标准图幅形式的影像地图。影像镶嵌过程的关键是镶嵌线需避开影像间的差异区域，否则会产生拼接影像上的地物不完整现象，影响最终镶嵌效果。为保证正射影像产品质量，生产中往往需要大量的人工干预使镶嵌线避开差异区域。为提高生产效率，必须要研究解决镶嵌线的自动提取问题。镶嵌线自动提取需要解决的核心问题有两个，一是如何检测影像在重叠区域的差异，二是如何高效搜寻到经过差异最小的“路径”。目前检测影像在重叠区域的差异时，大多使用像素灰度值之差或类似计算方法[1-7]，颜色相似性（Coloursimilarity）和纹理相似性（Texturesimilarity）[8]、归一化相关系数（NCC：normalizedcrosscorrelation）[7]等方法也用来检测影像重叠区域的差异。关于差异最小路径的搜索算法，一般采用Dijkstra's算法[1,7]、bottleneckshortestpath算法[2,6]、动态规划算法[3,7]、Twinsnakes算法[8]、Shortcuts算法[4]、蚁群算法[9]等。文中涉及的参考文献如下：[1]Davis,J.(1998,June).Mosaicsofsceneswithmovingobjects.InComputerVisionandPatternRecognition,1998.Proceedings.1998IEEEComputerSocietyConferenceon(pp.354-360).IEEE.[2]Fernandez,E.,Garfinkel,R.,&Arbiol,R.(1998).Mosaickingofaerialphotographicmapsviaseamsdefinedbybottleneckshortestpaths.OperationsResearch,46(3),293-304.[3]Efros,A.A.,&Freeman,W.T.(2001,August).Imagequiltingfortexturesynthesisandtransfer.InProceedingsofthe28thannualconferenceonComputergraphicsandinteractivetechniques(pp.341-346).ACM.[4]Xandri,R.,Pérez-Aragüés,F.,Palà,V.,&Arbiol,R.(2005).Automaticgenerationofseamlessmosaicsoverextensiveareasfromhighresolutionimagery.InWorldMulti-ConferenceonSystemics,CyberneticsandInformatics(WMSCI),Orlando.[5]Chon,J.,&Kim,H.(2006).Determinationoftheoptimalseam-linesinimagemosaickingwiththedynamicprogramming(DP)ontheconvertedcostspace.ArtificialIntelligenceandSoftComputing–ICAISC2006,750-757.[6]Pan,J.,Wang,M.,Li,D.,&Li,J.(2009).AutomaticgenerationofseamlinenetworkusingareaVoronoidiagramswithoverlap.GeoscienceandRemoteSensing,IEEETransactionson,47(6),1737-1744.[7]Chon,J.,Kim,H.,&Lin,C.S.(2010).Seam-linedeterminationforimagemosaicking:Atechniqueminimizingthemaximumlocalmismatchandtheglobalcost.ISPRSJournalofPhotogrammetryandRemoteSensing,65(1),86-92.[8]Kerschner,M.(2001).Seamlinedetectionincolourorthoimagemosaickingbyuseoftwinsnakes.ISPRSjournalofphotogrammetryandremotesensing,56(1),53-64.[9]Zhang,J.,Sun,M.,Zhang,Z.(2009).“AutomatedSeamlineDetectionforOrthophotoMosaickingBasedonAntColonyAlgorithm,”GeomaticsandInformationScienceofWuhanUniversity,vol.34no.6,675-678.
技术实现思路
针对现有技术中正射影像产品生产需人工干预镶嵌线导致的生产效率低下和镶嵌线质量不高的问题，本专利技术提供了一种生产效率更高、镶嵌线质量更好的基于投影数字高程模型的正射影像镶嵌线自动提取方法。为解决上述技术问题，本专利技术采用如下的技术方案：基于投影数字高程模型的正射影像镶嵌线自动提取方法，包括步骤：步骤1，利用单片正射影像的数字地面模型数据与数字表面模型数据，获取单片正射影像的投影数字高程模型；步骤2，根据镶嵌原则和正射影像间的镶嵌关系确定待镶嵌正射影像对；步骤3，将待镶嵌正射影像对的投影数字高程模型按地理坐标叠加获得叠加图像，将叠加图像二值化得到二值叠加图像；步骤4，采用图像形态学方法提取二值叠加图像的骨架线获得骨架线网络，采用Dijkstra算法在骨架线网络中搜寻最短路径，即待镶嵌影像对的镶嵌线。步骤1进一步包括子步骤：1.1基于航空摄影影像中的内外方位元素以及单片正射影像的数字地面模型数据与数字表面模型数据，采用摄影测量学中的共线方程进行投影计算，获得数字表面模型数据中各点在正射影像上的位置；1.2将数字表面模型数据中各点相对于数字地面模型数据的高程差赋值给该点在正射影像上的位置，即获得正射影像的投影数字高程模型。为减少数据量，步骤3的一种优选方案为：将待镶嵌正射影像对的投影数字高程模型二值化后按地理坐标叠加，获得二值叠加图像。步骤4进一步包括子步骤：4.1采用图像形态学方法提取二值叠加图像的骨架线获得骨架线网络；4.2删除骨架线网络中的孤立线段获得骨架线端点间的路径连通图；4.3以各骨架线代表的二值叠加图像区域的宽度倒数视为骨架线端点间的联通代价，利用Dijkstra算法在路径连通图上搜索联通代价最小的路径，即为镶嵌线。单片正射影像使用数字地面模型数据（DTM），利用影像内外方位元素信息，通过正射纠正本文档来自技高网...

【技术保护点】
基于投影数字高程模型的正射影像镶嵌线自动提取方法，其特征在于，包括步骤：步骤1，利用单片正射影像的数字地面模型数据与数字表面模型数据，获取单片正射影像的投影数字高程模型；步骤2，根据镶嵌原则和正射影像间的镶嵌关系确定待镶嵌正射影像对；步骤3，将待镶嵌正射影像对的投影数字高程模型按地理坐标叠加获得叠加图像，将叠加图像二值化得到二值叠加图像；步骤4，采用图像形态学方法提取二值叠加图像的骨架线获得骨架线网络，采用Dijkstra算法在骨架线网络中搜寻最短路径，即待镶嵌影像对的镶嵌线。

【技术特征摘要】
1.基于投影数字高程模型的正射影像镶嵌线自动提取方法，其特征在于，包括步骤：步骤1，利用单片正射影像的数字地面模型数据与数字表面模型数据，获取单片正射影像的投影数字高程模型；步骤2，根据镶嵌原则和正射影像间的镶嵌关系确定待镶嵌正射影像对；步骤3，将待镶嵌正射影像对的投影数字高程模型按地理坐标叠加获得叠加图像，将叠加图像二值化得到二值叠加图像；步骤4，采用图像形态学方法提取二值叠加图像的骨架线获得骨架线网络，采用Dijkstra算法在骨架线网络中搜寻最短路径，即待镶嵌影像对的镶嵌线。2.如权利要求1所述的基于投影数字高程模型的正射影像镶嵌线自动提取方法，其特征在于：步骤1进一步包括子步骤：1.1基于航空摄影影像中的内外方位元素以及单片正射影像的数字地面模型数据与数字表面模型数据，采用摄影测量学中的共线方程进行投影计算，获得数...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙明伟，张祖勋，胡翔云，
申请(专利权)人：武汉大学，
类型：发明
国别省市：湖北,42