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研究生: 陳厚任
Chen, Hou-Ren
論文名稱: 數位化歷史航照之自動化匹配與地理對位
Automatic Image Matching and Georeferencing of Digitized Historical Aerial Photographs
指導教授: 曾義星
Tseng, Yi-Hsing
學位類別: 碩士
Master
系所名稱: 工學院 - 測量及空間資訊學系
Department of Geomatics
論文出版年: 2016
畢業學年度: 104
語文別: 中文
論文頁數: 63
中文關鍵詞: 歷史航照影像匹配影像糾正影像對位
外文關鍵詞: Historical aerial photographs, Image matching, Georeferencing, Rectification, Registration
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  • 中央研究院人文社會科學研究中心保存數量龐大的台灣早期空照底片與相片,並且透過數位典藏計劃對其進行全面數位化的掃描作業,其中有部分歷史航照擁有內、外方位資訊,比較容易透過人工進行地理對位。另外有很大部分的航照沒有相關的方位資訊,本研究使用電腦圖學發展自動化流程,利用SIFT影像匹配演算法(Scale Invariant Feature Transform)與RANSAC除錯理論(RANdom SAmple Consensus)自動尋找歷史航照之間的匹配點,並參考相鄰矩陣(Adjacency matrix)的概念儲存影像匹配之成果,自動建立連結點與多重點的關係。本研究在近代的衛星影像上尋找歷史航照所對應的控制點,即可利用網型平差計算座標轉換參數,將歷史航照轉換至地面座標系統。由於大部分的歷史航照所拍攝區域為台灣的平坦地區,本研究使用二維仿射轉換和二維投影轉換作為平差計算的數學模型,並在福衛二號衛星影像上尋找對應的地面控制點,進行座標轉換參數的計算。最後以兩種轉換參數將歷史航照影像再取樣,並且完成地理對位,最後歷史航照能與其它具有地理對位資訊的影像共同展示在相同的座標系統。由於航照影像能提供拍攝當時最直接的地表資訊,大量歷史航照經由高度自動化的處理,對於地理時空資訊相關研究有所助益,例如我們可以利用多時期的航空影像來分析不同年代的地表變遷、都市開發、海岸線監測等探討。

    Aerial photographs directly show the reality of geographical environment, and historical ones provide the spatial information in the past. The Research Center for Humanities and Social Sciences (RCHSS) of Taiwan Academia Sinica, has conserved and scanned abundant historical aerial photographs. Most of them haven’t been georeferenced since there was no precise POS system for orientation assisting in the past. With digitized historical aerial photographs, we can handle the great quantity of images by using computer vision techniques. By applying SIFT image matching method, we develop an automatic process to match historical aerial photographs with higher precision and efficiency of image matching. And we use the concept of adjacency matrix for recording the result of image matching. Add control point measurements for calculating parameters of coordinate transformation through least square adjustment is the only manual procedure. The developed method allows us to georeference hundreds of historical aerial photographs automatically. Therefore, temporal environmental changes can be investigated with those geo-referenced temporal spatial data.

    摘要 I 誌謝 VIII 目錄 IX 表格索引 XI 圖片索引 XII 第一章 介紹 1 1.1 研究動機 1 1.2 相關研究 2 1.3 研究概念 4 1.4 章節架構 7 第二章 歷史航照的影像匹配與分群 9 2.1 影像匹配與分群策略 9 2.2 影像特徵萃取 10 2.3 影像特徵匹配 13 2.4 相鄰矩陣 17 2.5 重疊影像的分群 18 2.6 連結點指標表 24 第三章 航照影像地理對位及網型平差 26 3.1航照影像地理對位 26 3.2 網型平差模式 27 3.2.1 二維仿射轉換模式 28 3.2.2 二維投影轉換模式 29 3.3 影像再取樣與地理定位檔 30 第四章 測試與分析 32 4.1 測試資料 32 4.2 影像自動匹配成果 33 4.2.1 RANSAC改良演算法測試 34 4.2.2 由相鄰矩陣自動建立歷史航照的近似相對位置關係 36 4.2.3自動產製連結點列表 37 4.3 網型平差成果 38 4.4 歷史航照的糾正及對位成果 43 4.4.1 歷史航照之間的接邊情形 44 4.4.2 歷史航照的對位成果 46 第五章 實驗成果 47 5.1 大量歷史航照影像之自動化處理 47 5.2 自動匹配與分群 48 5.3 大量影像尋找控制點策略 51 5.4 大量歷史航照的網型平差 54 5.5 大量歷史航照的地理對位 54 5.6 研究限制 56 第六章 結論與建議 58 6.1 結論 58 6.2 建議 59 參考文獻 61

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    下載圖示 校內:2017-07-27公開
    校外:2017-07-27公開
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