[發明專利]基于小成分及噪聲成分的多光譜圖像配準方法

無效

• 申請號: 200810064559.5
• 申請日: 2008-05-23
• 公開（公告）號: CN101281645A
• 公開（公告）日: 2008-10-08
• 發明（設計）人: 崔金輝;張新陸;鄧虎
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工程大學
• 主分類號: G06T7/00
• 分類號: G06T7/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

(一)技術領域

本發明涉及一種用于進行多光譜圖像配準的方法，屬于計算機信息圖像處理領域。

(二)背景技術

多光譜圖像不但受到農、林、地質、礦產、環保等部門的重視，而且在軍事上揭露偽裝、增強目標的識別、發現新目標等方面也有廣泛的用途。多光譜圖像處理方法主要是利用多個波段的光譜信息同時進行處理，因而具有單波段相機無可比擬的優勢。然而當外界存在震動、平臺運動、背景運動等情況時，可能導致某些波段出現輕微失配現象，通過對多光譜圖像處理算法的模擬可以發現，即使這種輕微的失配，也會對多光譜相機數據處理結果的性能產生嚴重的影響，因而需要一種可靠、高精度的多光譜圖像配準方法。

配準是多種圖像處理及應用的基礎，其基本任務之一是用于將不同時間、不同傳感器、不同視角及不同拍攝條件下獲取的兩幅或多光譜圖像進行(主要是幾何意義上的)匹配。目前提出的圖像配準算法大多可分為基于灰度的配準方法和基于特征的配準方法。同一物體在不同波段，其圖像灰度值可能存在著比較大的差異，圖像間的灰度不一致性給圖像配準帶來了很大困難。從已發表的文獻和專利來看，現有的多光譜圖像配準方法，都采用源圖像和其他圖像一一配準的方法，存在信息利用率低、配準精度低、可能出現錯誤判斷等缺點。目前國際上多光譜圖像配準的研究主要集中在互信息方法上。

互信息方法是以圖像間互信息作為圖像配準中的相似性測度，這種方法能夠抵抗一些圖像光譜特性的變化，因而在醫學圖像配準、遙感等領域得到了學者的普遍重視和廣泛應用?；诨バ畔⑴袛鄿蕜t的圖像配準方法適用范圍廣，具有較好的魯棒性。但是，在一些圖像間的配準過程中，應用該方法判斷的最大值偏離正確的位置，即互信息判斷準則可能會出現誤判。

(三)發明內容

本發明的目的在于提供用于對初步配準后的圖像配準進行修正與精細配準，提高配準精度的一種基于小成分及噪聲成分的多光譜圖像配準方法。

本發明的目的是這樣實現的：

1、對多光譜圖像進行比例變換、區域選擇、控制點選擇先期處理工作。

2、對多光譜圖像進行初步配準。以某個波段圖像作為參考圖像，對其他圖像一一進行配準，從而獲得初步、簡單配準的多光譜圖像。

3、采用小成分及噪聲成分方法對初步配準后的多光譜圖像進行精確配準。

a、求取多光譜圖像樣本自相關矩陣或協方差矩陣、并計算其特征值。

b、以小成分和噪聲成分對應的特征值構造代價函數。

c、計算某波段圖像在不同位置的代價函數、尋找代價函數最優點，實現該圖像配準調整。

d、對各個波段依次進行配準調整。

4、重復3，直到所有波段都滿足約定條件時，配準調整結束。

本發明的優點如下：1.通過采用傳統方法(如互信息方法)對多光譜圖像進行初步配準處理，實現多數圖像間的簡單配準，既簡化了后續的配準過程，也保證了小成分及噪聲成分方法的有效性。2.采用傳統方法的基礎上，再采用小成分及噪聲成分方法進行進一步的配準，可以提高多光譜圖像配準的精確性和可靠性。3.以多光譜圖像小成分及噪聲成分構造代價函數作為確定圖像移動大小或選取圖像配準控制點的判斷準則，不需要做特征提取等預處理，人機交互少，易于實現自動配準算法，并具有很好的魯棒性。同時它利用多光譜圖像的信息進行配準，其信息量豐富，圖像配準結果顯示它的配準精確性和可靠性好于互信息、互相關等傳統方法。

(四)附圖說明

圖1是小成分及噪聲成分方法對多光譜圖像中某一波段圖像進行配準的流程圖；

圖2是采用互信息方法對ETM衛星多光譜TM1波段和TM4波段一部分圖像進行配準得到的計算機計算結果；(數據來源于：馬里蘭大學全球觀測實驗室與地理科學與資源研究所的聯合實驗室http://glcf.geodata.cn)

圖3是本發明對圖2中同一位置多波段圖像進行配準處理得到的計算結果。

(五)具體實施方式

在多光譜相機實際使用中，可能存在平臺運動、外界震動、背景運動等情況下，這導致了多光譜圖像不同波段之間可能存在一定的偏移。其偏移具有整體剛性和偏移量小的特點，可以采用剛性變換模型對各波段圖像進行配準。

下面結合附圖舉例對本發明做更詳細地描述：

以ETM衛星TM1、TM2、TM3、TM4、TM5五個波段的圖像數據為例，本發明的方法包括如下主要步驟：

1、對多光譜圖像進行比例變換、區域選擇、控制點選擇等先期處理工作。