[发明专利]基于建筑物房顶矢量的正射影像镶嵌线网络自动选择方法

说明书

技术领域

本发明涉及到航空正射影像镶嵌技术领域，具体地说，是一种基于建筑物房顶矢量的正射影像镶嵌线网络自动选择方法。

背景技术

数字正射影像(Digital Orthophoto Map简称DOM)是数字遥感影像利用数字高程模型(Digital Elevation Model简称DEM)，经过单张影像数字微分纠正，然后进行镶嵌融合，最后按照一定图幅裁切而成的数字影像数据。DOM是数字摄影测量与遥感的重要的4D产品之一，更是基础地理信息数据生产及更新的重要数据来源，正射影像被广泛地应用于国土资源调查、城市规划建设、土地利用监测、数字城市建设等领域。随着无人机低空遥感系统的发展，DOM也在自然灾害快速灾情评估、应急抢险中扮演着越来越重要的角色。

DOM影像图的生产主要有单张影像正射纠正、影像匀光匀色、影像镶嵌、影像裁切四个步骤，其中影像镶嵌是DOM影像图制作中最为复杂最为耗时的环节，而在影像镶嵌中镶嵌线的选择是重中之重。所谓影像镶嵌是指将两张或多张具有重叠区的正射影像统一到同一坐标系下，然后在影像重叠区中选择一个边界线，在边界线两边选择不同影像上的像素，从而将多张正射影像合并成一幅框幅更大、纹理无缝衔接的正射影像的过程。而这条边界线即为镶嵌线，由多条镶嵌线组成的网络成为镶嵌线网络。目前国内外大多数软件在进行影像镶嵌过程中镶嵌线网络的选择都需要辅以人工交互编辑才能满足生产需求，这就阻碍了DOM制作的高效自动化制作的进程。

正射纠正是将中心投影的原始影像根据DEM地形数据通过数字微分纠正逐像素纠正为正射影像。由于DEM只表示了地表形态，并不包括地表空间目标如人工建筑物等信息，因此经过正射纠正后的正射影像上建筑物依然存在投影差，建筑物会偏离其正确位置并且出现倾斜的情况。如果不考虑建筑物等目标，直接利用由几何关系自动生成的镶嵌线网络(如Voronoi图镶嵌线网络)进行影像镶嵌，当镶嵌线穿越建筑物成像区域时就会出现镶嵌线两侧纹理错位，不完整等问题。因此要想实现影像镶嵌的自动化，必须通过镶嵌线的自动检测使其成功绕过建筑物等目标。

目前，镶嵌线的自动选择主要有两类方法，第一类是基于左右影像构建差异影像，然后在差异影像上搜索差异最小的联通路径。该类方法本质上是像素级的，差异表达于单个像素，并没有将存在几何差异的地物作为整体表达，因此镶嵌线难免会穿过建筑物等区域，并且算法十分复杂，效率低下；第二类是以DSM或是建筑物测图数据等辅助镶嵌线自动搜索绕过建筑物。但以上方法都没有考虑到影像的投影变形向影像边缘变大的特点。同时大多数方法只对相邻影像间的镶嵌线进行了优化选择，并未给出整个测区镶嵌线网络的优化选择的方案。

基于序列影像的位置关系自动生成的Voronoi图镶嵌线网络能够很好的选择每张影像上投影变形最小的部分作为有效镶嵌区域，但是无法保证镶嵌线绕过建筑物。而建筑物的测图数据很容易在各级基础地理信息数据库中获得，因此利用建筑物测图数据和Voronoi图镶嵌线网络有效结合，自动生成绕过建筑物区域的镶嵌线网络对于解决镶嵌线网络的智能选择难的问题具有重大意义。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的是提供一种基于建筑物房顶矢量的正射影像镶嵌线网络自动选择方法，该方法利用测区所有像底点自动生成初始镶嵌线网络，再基于建筑物房顶矢量对镶嵌线网络进行优化选择，得到整个测区绕过建筑物成像区域的镶嵌线网络，具有计算量小，准确度高，效率更高等优点，并能够有效减少中心投影造成的影像边缘投影变形大的影响。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种基于建筑物房顶矢量的正射影像镶嵌线网络自动选择方法，其关键在于按照以下步骤进行：

步骤1：建筑物房顶矢量结合数字高程模型DEM自动生成建筑物简易模型；

步骤2：利用建筑物简易模型计算建筑物在单片DOM上的成像区域；

步骤3：利用测区所有影像像底点位置自动生成测区初始Voronoi图镶嵌线网络，并对其进行简化处理后得到简单镶嵌线网络；

步骤4：利用步骤2得到的建筑物在单片DOM上的成像区域，对简单镶嵌线网络的所有节点进行优化选择，得到次优镶嵌线网络；

步骤5：利用步骤2得到的建筑物在单片DOM上的成像区域，对次优镶嵌线网络的所有镶嵌线进行优化选择，得到整个测区绕开建筑物成像区域的最优镶嵌线网络。

进一步的描述是，步骤2中所述建筑物在单片DOM上的成像区域的计算步骤如下：