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1、1、叙述基于灰度的影像匹配的一般过程。,2、叙述基于物方影像匹配（VLL法）基本思想和主要过程。,3、试推导并说明整像元匹配的精度。,4、试推导采用相关系数拟合提高匹配精度的理论公式。,5、试绘制相关系数匹配的程度框图，并用C语言编写和调试相应程序。,如何提高影像匹配的精度?,第五章 影像匹配,第五章 影像匹配,5.1 影像匹配基础理论 5.2 基于灰度的影像匹配 5.3 最小二乘影像匹配 5.4 特征匹配与整体匹配, 5.3 最小二乘影像匹配,一 概述,二 最小二乘影像匹配的原理,三 单点最小二乘影像匹配算法,四 带共线条件的最小二乘影像匹配,一 概述(what) 1、 最小二乘影像匹配(L
2、east Square Image Matching)是一种基于灰度的影像匹配，它同时考虑到局部影像的灰度畸变和几何畸变，是通过迭代使灰度误差的平方和达到极小，从而确定出共轭实体的影像匹配方法。, 5.3 最小二乘影像匹配, 5.3 最小二乘影像匹配,2、最小二乘影像匹配是由德国Ackermann教授在80 年代提出。 3、最小二乘影像匹配的优点是精度高，可达到1/10 到1/100个像素，缺点是初值要求精度高,迭代时间长。 4、实际应用中，一般将基于灰度的匹配或基于特征的匹配作为粗匹配，而将最小二乘影像匹配作为 精匹配。,二 最小二乘影像匹配的原理,(1)若不考虑灰度畸变和几何畸变，则：,
3、5.3 最小二乘影像匹配,(2) 仅考虑辐射的线性畸变的最小二乘匹配,法方程,假定g1，g2 已作过中心化处理，则：, 5.3 最小二乘影像匹配, 5.3 最小二乘影像匹配,(2) 仅考虑辐射的线性畸变的最小二乘匹配,因为相关系数为：,则：,“相关系数最大”“信噪比为最大”,因为没引入几何变形参数，所以匹配结果是以整像素为单位。, 5.3 最小二乘影像匹配,(2) 仅考虑辐射的线性畸变的最小二乘匹配,(3) 仅考虑影像相对移位的一维最小二乘匹配,由于最小二乘匹配是非线性系统，因此必须进行迭代。迭代过程的收敛的速度取决于初值。,x, 5.3 最小二乘影像匹配,1、基本思想,两个二维影像之间的几何
4、变形，不仅仅存在着相对移位，而且还存在着图形变化。只有充分地考虑影像的几何变形，才能获得最佳的影像匹配。, 5.3 最小二乘影像匹配,三单点最小二乘影像匹配算法,由于影像匹配窗口的尺寸均很小，所以一般只要考虑一次畸变：,2、基本公式, 5.3 最小二乘影像匹配,三单点最小二乘影像匹配算法,2、基本公式,有时只考虑仿射变形或一次正形变换。若同时再考虑到右方影像相对于左方影像的线性灰度畸变，则可得, 5.3 最小二乘影像匹配,三单点最小二乘影像匹配算法,3、误差方程的建立, 5.3 最小二乘影像匹配,三单点最小二乘影像匹配算法,经线性化后，即可得最小二乘影像匹配的误差方程式,3、误差方程的建立,式
5、中未知数是待定参数的改正值，它们之初值分别为,观测值 是相应像素的灰度差, 5.3 最小二乘影像匹配,三单点最小二乘影像匹配算法,误差方程式的系数,由于在数字影像匹配中，灰度均是按规则格网排列的离散阵列，且采样间隔为常数，可被视为单位长度，故上式中的偏导数均用差分代替：, 5.3 最小二乘影像匹配,三单点最小二乘影像匹配算法,3、误差方程的建立,逐个像元（在目标区内）建立误差方程式，其矩阵形式为 ：,4、法方程式的建立,在建立误差方程式时，可采用以目标区中心为坐标原点的局部坐标系。由误差方程式建立法方程式, 5.3 最小二乘影像匹配,三单点最小二乘影像匹配算法,5、计算步骤, 5.3 最小二乘
6、影像匹配,三单点最小二乘影像匹配算法,具体步骤为:,（1）几何变形改正,（2）重采样,（3）辐射畸变改正,（4）计算相关系数并判断是否继续迭代 由大变小,（5）用最小二乘影像匹配计算参数改正值dh0,dh1, da0,（6）计算变形参数,（7）计算最佳匹配点位,x2=a0+a1x+a2y y2=b0+b1x+b2y, 5.3 最小二乘影像匹配,三单点最小二乘影像匹配算法,5、计算步骤,设同一物体摄取了n+1个影像,四、带共线条件的最小二乘影像匹配,g0,g1,gn, 5.3 最小二乘影像匹配,设同一物体摄取了n+1个影像,四、带共线条件的最小二乘影像匹配,以g0为目标窗口，与其他影像进行最小二乘匹配。, 5.3 最小二乘影像匹配,四、带共线条件的最小二乘影像匹配,因所有影像同名点对应同一个X，Y，Z，, 5.3 最小二乘影像匹配,四、带共线条件的最小二乘影像匹配, 5.3 最小二乘影像匹配, 5.3 最小二乘影像匹配,一 概述,二 最小二乘影像匹配的原理,三 单点最小二乘影像匹配算法,四 带共线条件的最小二乘影像匹配,作业与思考题,1、为什么最小二乘匹配被称为高精度匹配？其缺点是什么？ 2、“灰度差的平方和最小”影像匹配和“最小二乘”影像匹配有什么相同点和不同点？ 3、在多片带共线条件的最小二乘影像匹配中，试分析未知数和误差方程式个数。,
