[发明专利]基于蚁群算法的多幅影像镶嵌线网的优化选择方法

说明书

本发明公开了一种基于蚁群算法的多幅影像镶嵌线网的优化选择方法，该方法首先利用简化重叠区的Voronoi图提供的初始镶嵌线网，然后利用改进的蚁群算法分航带间和航向间的镶嵌线分别调整初始镶嵌线网的位置，获得由灰度差异和纹理特征定义的代价值最小的镶嵌线网。通过蚁群搜索的信息素的范围能避免了早期盲目搜索和后期早熟收敛现象，提高了全局搜索最优镶嵌线的能力，采用蚂蚁回退和横向搜索策略有效地避免蚂蚁的停滞状态，可以防止蚂蚁的搜索起点落在具有明显的差异的地方。本方法能够自动检测大比例尺城市正射影像镶嵌线网络，能够有效地避开视觉明显的地物以及色差较大的区域。保证了拼接线的质量，实现了多幅大比例尺正射影像的智能无缝拼接。

技术领域

本发明涉及摄影测量与遥感领域，特别是涉及一种可用于多幅大比例尺正射影像镶嵌线网优化选取方法。

背景技术

近几十年，随着测绘科学技术的发展和进步，遥感作为测绘中的一个分支学科的发展也十分迅猛。遥感数据的更新越来越快，遥感数据的智能化处理也变得越来越重要。测绘行业的成图也不再局限于以往的测图模公式，4D产品为社会经济发展提供了很好的测绘成果服务。其中，数字正射影像(DOM)具有精度高、信息量大、表达直观、现势性强等优点，在洪水监测、海岸线保护、防灾救灾和公共设施建设规划等方面发挥着重要作用。然而，由于单幅正射影像表示的区域受到影像尺寸大小的限制，因此正射影像的镶嵌对于正射影像的生产是必要的。

目前市场上的软件通常采用四种方法：①人工选择镶嵌线，如北京四维远见信息技术有限开发的全数字摄影测量工作站JX4C DPW；②直接利用Voronoi算法生成镶嵌线网络，如美国Exelis Visual Information Solutions公司的ENVI和是美国ERDAS公司开发的ERDAS等软件，但是这些算法都没有考虑纹理色彩信息，很容易出现镶嵌线周围色彩不自然和几何错位的问题；③自动生成初始拼镶嵌线，然后人工改变镶嵌线的位置，这样工作量十分繁重，严重降低了了影像镶嵌的效率了，如法国的像素工厂Pixel Factory、北京吉威的数字测量软件Geoway DPS；④使用精确地算法检测重叠区的差异，几何约束生成避开明显地物的接缝线，如Ortho Vista，但是使用的算法由于受到保密，无法知道使用的详细算法。

传统的镶嵌方法通常采用两两镶嵌的模式，但是两两镶嵌的影像存在误差累积，影响拼接的精度，同时也会带来数据冗余和拼接效率低下的问题。对于小范围的影像镶嵌，我们可以采用上述的两两镶嵌的方法，但是对于大范围的影像镶嵌，我们必须要考虑处理的效率和累积误差。

多幅影像镶嵌线网络的同时选择考虑了多幅影像之间的位置关系、全局不出现缺失部分和全局最优镶嵌线等诸多因素，这也使得多幅影像镶嵌线同时选择有一定的困难，但是这种方法避免了产生中间过程，能避开影像顺序和两两镶嵌带来的误差累积，这也使得多幅影像镶嵌线网络的检测成了当今研究的热点。但是目前的大多数多幅影像镶嵌线的优化选的方法需要借助地面辅助数据，但这种方法首先需要获取这些数据，并且镶嵌线的选择精度也取决于这些辅助数据的精度。

发明内容

针对上述未解决的问题，本发明目的在于提供一种自动化、高效率优化选择多幅影像镶嵌线网的方法。

为了实现上述发明目的，本发明采用的技术方案步骤如下：

步骤1：输入n幅待优化选择镶嵌线的正射影像，将带镶嵌的影像按照地理位置进行重叠，求解出两两影像重叠的差值影像。

步骤2：在差值影像上利用八邻域梯度求解重叠区域的梯度，求解重叠区的灰度代价值表示影像之间的差异。

步骤3：利用简化重叠区的Voronoi图生成影像初始镶嵌线网络,分为航向间镶嵌线和航带间镶嵌线。

步骤4：根据重叠区域的差值图像的灰度与初始镶嵌线位置确定蚁群路径点的初始信息素值。