[发明专利]一种基于约束三角网的镶嵌线网络全局优化方法

说明书

本发明公开了一种基于约束三角网的镶嵌线网络全局优化方法，该方法包括：步骤1、准备输入数据，包括：正射影像、影像无效区域掩膜，以及可选输入的地形数据；步骤2、根据正射影像边界多边形构建边界约束的三角网；步骤3、判断三角网内各三角形所属的原始影像序号组，对所有有效多边形对应的有效三角形构建多标签选择的能量函数，基于图割最优化算法求解三角形标签最优解；步骤4、通过对三角形进行连通性分析，得到有效多边形组，记录影像有效镶嵌多边形边缘作为镶嵌线网络输出。本发明无需考虑影像边界局部拓扑关系，不限制影像轮廓形状，支持设置影像无效区域，支持地形数据辅助，可应对极高重叠度、覆盖区含空洞等任意分布的复杂场景。

技术领域

本发明涉及测绘科学与技术领域，尤其涉及一种基于约束三角网的镶嵌线网络全局优化方法。

背景技术

正射影像生成镶嵌影像的前提是获得镶嵌线网络，找到用于镶嵌的影像有效区域多边形。在大范围的影像镶嵌任务中，通常存在部分区域正射影像重叠度极高、正射影像覆盖不全留有空洞、影像边界多边形不规则、影像包含无效区域等复杂情况，如何快速找到覆盖整个测区的影像有效镶嵌多边形是影响镶嵌自动化程度和最终镶嵌影像质量的关键因素。

现有的正射影像镶嵌线查找算法从影像邻接关系角度主要可分为两类：一类是针对两张相邻影像之间的拼接线优化，通过地形等辅助信息，使镶嵌线避开建筑物、桥梁等非地面点以减少镶嵌影像的投影差；另一类则是针对所有影像生成全局的镶嵌线网络，主要基于标准Voronoi图及其改进算法，需要求取相邻影像之间的拓扑关系，容易造成局部影像空洞等问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于针对现有技术中高重叠度正射影像初始镶嵌关系难查找的问题，提供一种基于约束三角网的镶嵌线网络全局优化方法，本发明对正射影像边界多边形构建边界约束三角网，将影像拓扑查找的问题转换为三角形的多边形选择问题。与现有方法相比，本发明采用的全局优化策略不受影像轮廓形状影响、支持影像包含无效区域(如含云区域)，生成的镶嵌线网络灵活、覆盖完整、算法鲁棒，可应对高重叠度、覆盖区含空洞等任意分布的复杂场景。因此，该方法具有重要的使用价值和广泛的应用前景。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

本发明提供一种基于约束三角网的镶嵌线网络全局优化方法，该方法包括以下步骤：

步骤1、准备输入数据，包括：正射影像、影像无效区域掩膜，以及可选输入的地形数据；

步骤2、对正射影像进行有效边跟踪，得到有效轮廓多边形；对正射影像内的影像无效区域掩膜进行标记得到无效空洞多边形，进而构建得到边界约束的三角网；

步骤3、判断三角网内各三角形所属的原始影像序号组，对所有有效轮廓多边形对应的有效三角形构建多标签选择的能量函数，基于图割最优化算法求解三角形标签最优解；

步骤4、通过对三角形按照不同标签值进行连通性分析，得到用于生成镶嵌影像的原始正射影像有效轮廓多边形组，记录影像有效镶嵌多边形边缘作为镶嵌线网络输出。

进一步地，本发明的步骤2中，构建边界约束的三角网的具体方法为：

步骤2.1、影像有效边界跟踪，对正射影像去除黑边后的有效边界进行边界跟踪，记录正射影像边界多边形并标记为有效轮廓多边形I_V；

步骤2.2、对影像无效区域掩膜，记录其多边形并标记为无效空洞多边形I_IV；

步骤2.3、取步骤2.1和2.2中得到的有效轮廓多边形和无效空洞多边形的所有边界线段，构建边界线段约束的二维约束Delaunay三角网：

CDT＝(F,E)