[发明专利]一种遥感视差图的快速、鲁棒生成方法

说明书

本发明公开了一种遥感视差图的快速、鲁棒生成方法。本发明利用局部不变特征、图像金字塔和修正准则层层约束视差搜索空间，使得每次计算都在一个有效的小范围内进行，最大程度减少无效计算和内存占用，极大提高了计算速度，降低了计算设备要求；同时对由相似纹理引起的视差计算异常问题也得到了有效解决，方法鲁棒性大幅提高。

技术领域

本发明涉及遥感测绘技术领域，具体涉及一种遥感视差图的快速、鲁棒生成方法。

背景技术

遥感测绘领域进行大范围数字表面模型DSM的计算是十分重要的工作，DSM计算的好坏直接影像遥感测绘的成败。其中视差图计算又是整个DSM计算的核心，依据视差图和外部参数就能直接计算DSM。如何既快速、又准确地计算视差图是当前遥感测绘领域的一个重要研究方向。传统方法在计算速度、鲁棒性上均有较大缺陷，无法达到目前计算要求。传统方法的缺陷根源在于其采用的盲搜索策略，在没有先验知识的支撑下，使用大搜索空间进行盲搜索以期能找到有效视差。这样做的后果是：(1)引入大量无效计算，严重影响计算速度；(2)无效数据占据大量内存，有效数据周转困难；(3)对存在相似纹理的图像，计算失败概率大幅增加；(4)没有迭代修正机制，结果还需要大量人工处理。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种遥感视差图的快速、鲁棒生成方法，能够有效加快视差图的计算速度，同时解决因相似纹理引起的视差计算异常问题，使遥感测绘人员快速、高质量地生成数字表面模型(DSM)。

本发明的遥感视差图的快速、鲁棒生成方法，包括：

步骤1，对左、右灰度立体遥感影像进行平行双目校正；

步骤2，对左、右图像进行降采样，采样图像按从上到下、分辨率从低到高的方式建立左、右图像金字塔，金字塔底层为原始图像；

步骤3，提取左、右金字塔顶层图像的特征点并匹配，构建特征点视差直方图，直方图主峰对应的视差范围作为初始视差搜索空间；

步骤4，从上至下依次提取金字塔各层图像，根据上一层确定的本层像素视差搜索空间，进行SGM计算，得到视差图，并将视差图分割为一般视差区域和异常区域；其中，顶层图像的像素视差搜索空间为初始视差搜索空间；

根据图像分辨率以及异常区域内异常像素的个数，将异常区域划分为小异常区域和大异常区域；

步骤5，对于一般视差区域内的像素，将该像素的视差值加上冗余A后扩充至下一层，作为下一层对应像素的视差搜索空间；对于小异常区域或大异常区域内的像素，首先对像素视差进行修正，将修改后视差加上冗余B或冗余C后，扩充至下一层，作为下一层对应像素的视差搜索空间；

步骤6，重复执行步骤4和步骤5，直到获得金字塔底层图像的区域视差图；

步骤7，对底层图像的小异常区域视差图进行像素视差修正，对底层图像的大异常区域视差图进行人工干预修正，最终得到遥感视差图。

进一步的，所述步骤2中，采用1/2降采样。

进一步的，所述特征点为sift、surf或orb特征点。

进一步的，使用ransac进行特征点匹配。

进一步的，所述步骤4中，采用区域跟踪算法对视差图进行分割，生成一般视差区域、小异常区域和大异常区域。

进一步的，所述步骤5中，对于一般视差区域内的像素，采用如下方法确定下一层的视差搜索空间：

对于有效视差点P_i(x,y)，其视差是disp_pi，灰度是gray_pi；在P_i(x,y)周围奇数窗口内搜索最小视差mindisp、最大视差maxdisp、最小灰度mingray和最大灰度maxgray；根据下式确定其在下一层对应的视差搜索空间：