[发明专利]代价计算动态规划的航空影像DSM匹配法

权利要求书

1.代价计算动态规划的航空影像DSM匹配法，其特征在于，包括代价计算动态匹配法和航空影像DSM匹配，代价计算动态匹配法包括三维匹配的基本流程和基于不同匹配代价的动态匹配，基于不同匹配代价的动态匹配已知核线关系，即处理影像需要已知相对定向元素在匹配运算时动态的计算核线信息，包括：互信息驱动的匹配代价动态计算、匹配代价的动态聚合、视差动态计算、视差一致性检测、遮挡检测处理、遮挡填充过滤；

代价计算动态匹配法以较低的计算复杂度完成高精度视差的计算，基于局部逐点匹配代价计算，在待匹配像素多个方向上进行动态规划，以一维平滑模拟二维平滑约束来找寻其最佳匹配点，获得的匹配效果在精度和实时性上都有比较可靠的保证；

本发明通过一致性检测和遮挡检测，解析参数对匹配的影响，以及不同匹配代价的计算对匹配的影响，并进行匹配精度的分析，本发明的代价计算动态规划的航空影像匹配方法，首先对航空影像进行核线重排得到核线图像，然后利用互信息驱动的代价计算动态规划对核线图像进行匹配得到视差图，最后通过视差图计算出数字表面模型DSM；

利用动态匹配对航空影像处理生成DSM的流程为：

第一步，生成原始三维影像对；

第二步，进行核线重采样；

第三步，通过核线影像进行代价计算动态规划三维匹配；

第四步，将第三步的结果通过视差图与第二步的结果进行前方交会；

第五步，通过前方交会生成DSM。

2.根据权利要求1所述的代价计算动态规划的航空影像DSM匹配法，其特征在于，互信息驱动的匹配代价动态计算：设参考图像J_e上像素w点的灰度值为J_ew，待匹配图像J_n上对应像点k＝b_en(w,a)的灰度值为J_nk，其中函数b_en(w,a)表示像素w和k坐标之间的一一对应关系，对核线图像b_en(w,a)＝[w_x-a,w_y]，a为左右视差；

互信息计算过程中全局灰度差异表现在相关灰度的联合直方图里，有效处理辐射差异造成的影响，互信息NJ描述两个系统之间的统计相关性,在图像匹配的过程中,采用信息熵和协同信息熵定义,如式3:

信息熵通过计算两幅图像的联合灰度值概率分布值W得到,对于纠正过的核线图像,通过一幅图像预测另一幅图像,信息熵的计算式为:

初始视差图作为基础，在整幅影像上进行互信息计算，利用泰勒级数展开将协同信息熵的计算转化为求以下数据项的和，如式6所示：

数据项l_J1,J2表示对同名像对的联合灰度概率分布进行二维高斯卷积运算,利用值取决于同名像对的亮度值，且每个像素计算过程相互独立。

3.根据权利要求2所述的代价计算动态规划的航空影像DSM匹配法，其特征在于，本发明实验得出采用7*7高斯卷积窗口计算更快,在第一次高斯滤波之后可能会出现一些0值，为防止对数运算的错误用较小的值来替代这些0值,同名像素点的亮度值的联合概率分布用R[]函数计算，如果输入参数为真，则输出值为1，否则输出值为0：

其中W的计算是两幅图像的联合灰度数除以所有相应的总数，图像信息熵L_J1不变，L_J2也几乎不变，反映J₂的灰度值的视差图重新分布，故协同信息熵作为像素J_1w和J_2w匹配测度，但如果存在遮挡，则一些像素点找不到对应的同名像点，这样的点没有被计算到，会引起图像信息熵的变化，协同信息熵的计算通过以下信息熵来表示：

概率分布W_J只要在影像J₁和J₂相应的区域计算，不需要在整幅影像中，通过在相应区域的行和列的联合概率分布之和可以得到互信息定义为：

互信息驱动的匹配代价定义为：

在计算互信息时获取一个初始视差图对匹配影像J_n做处理，初始视差图的获取采用金字塔分层迭代的方法：先在较小的分辨率上用随机视差图计算，然后用匹配得到的新视差图来内插高分辨率上的视差图作为下一次迭代的初始视差图。