[發明專利]對多種傳感器遙感圖像進行高精度穩健配準的方法

無效

• 申請號: 200910307634.0
• 申請日: 2009-09-24
• 公開（公告）號: CN101667293A
• 公開（公告）日: 2010-03-10
• 發明（設計）人: 郭琰;張曄;谷延鋒;仲偉志
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: G06T7/00
• 分類號: G06T7/00;G01S7/48;G01S13/90
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標事務所
• 代理人: 岳泉清

技術領域

本發明涉及遙感圖像處理領域，具體涉及一種對多種傳感器遙感圖像進行高精度穩健配準的方法。

背景技術

隨著遙感傳感器技術的發展，不同傳感器獲取的數據之間的互補性越來越強。如何聯合這些不同類型傳感器的圖像數據進行協同處理，圖像配準是其至關重要的前提條件。

圖像配準方法主要可分為基于全局技術和局部技術的兩大類，全局技術需要利用圖像所有的像素信息，計算量較大，而局部技術則提取圖像的局部特征進行配準。遙感圖像的像素數量龐大，主要采用局部技術的配準，而局部技術的關鍵在于對配準的參考圖像和輸入圖像中配準控制點的提取與匹配。對于多種傳感器獲得的遙感圖像，其成像的差異造成提取參考圖像和輸入圖像中正確配準控制點對的難度加大，從而很難實現高精度的配準。

現有多傳感器遙感圖像基于局部技術的配準方法主要采用某種特征提取技術提取參考圖像和輸入圖像中的局部特征(點，線，區域特征)，運用局部特征的不變描述子建立參考圖像和輸入圖像中局部特征的匹配關系，進而獲得配準配準控制點對。這些方法大多采用某一種局部特征提取和匹配的方法來獲取配準控制點，這種單一的特征提取和匹配方法對圖像像素灰度值非線性變化的穩健性差，從而限制了在具有灰度非線性差異的多傳感器圖像配準中的應用。在基于局部特征的圖像配準中，參考圖像和輸入圖像中配準控制點的分布情況將影響最終的配準精度，分布越均勻，配準的均方根誤差越小。

發明內容

本發明針對配準過程中控制點分布不均勻的問題，而提出對多種傳感器遙感圖像進行高精度穩健配準的方法。

本發明對多種傳感器遙感圖像進行高精度穩健配準的步驟如下：

步驟1：聯合點特征和區域特征的粗配準：

點特征的選取：運用尺度不變特征變換分別從參考圖像和輸入圖像中提取供匹配的關鍵點；運用歐式距離計算參考圖像中的關鍵點與輸入圖像中的關鍵點之間的距離，選取所述距離中最小的三對關鍵點作為候選粗配準點對；

區域特征的選取：運用最大穩定極值區域分別提取參考圖像和輸入圖像中的區域，采用不變矩對參考圖像中的區域和輸入圖像中的區域進行雙向匹配獲得最相似的三對區域，以區域的重心作為候選粗配準控制點；

粗配準：聯合得到的粗配準點對和粗配準控制點進行變換模型參數估計，并對輸入圖像進行坐標變換及重采樣來完成粗配準；

步驟2：尺度空間特征提取和大量配準控制點對的匹配：

尺度空間特征提取：對粗配準后得到的輸入圖像和參考圖像分別建立其多層尺度空間，在所述的尺度空間的每一層運用Harris的角點檢測算法提取點特征，將所述的點作為候選點；

大量配準控制點對的匹配：采用互信息作為相似性測度對輸入圖像和參考圖像中候選點進行窗口匹配獲得大量的控制點對；

步驟3：基于控制點信息量的篩選和精細配準：

基于控制點信息量的篩選：首先分別將粗配準后的包含控制點的輸入圖像的公共區域和包含控制點的參考圖像的公共區域劃分為3×3的子區域，之后再分別對每個子區域中的控制點進行篩選，從而分別得到控制點分布均勻的輸入圖像和控制點分布均勻的參考圖像；

精細配準：在獲得分布均勻的控制點對后進行變換模型參數估計，并對粗配準后的包含控制點對的輸入圖像進行坐標變換及重采樣來完成精細配準。

本發明是一種對多種傳感器遙感圖像進行高精度穩健配準方法，為多傳感器遙感應用處理系統中必備的數據準備過程，該發明解決了傳統單純采用一種特征進行匹配不能正確地從多傳感器遙感圖像(全色、紅外、多光譜、高光譜、合成孔徑雷達成像等)提取控制點對的問題，并且基于控制點對信息量提出了一種控制點均勻分布的策略，從而利用由粗至精的方式實現多傳感器遙感圖像的高精度配準。

附圖說明

圖1為本發明所采用的粗配準的流程示意圖；圖2為采用的以互信息為相似度搜索對應點的搜索示意圖，A表示參考圖像，B表示輸入圖像，a表示搜索窗口，b表示估計窗口；圖3為基于控制點信息量的篩選和精細配準流程示意圖；圖4為帶有篩選過程的基于控制點信息量的篩選和精細配準流程示意圖。

具體實施方式

具體實施方式一：結合圖1至圖3說明本實施方式，本實施方式的步驟如下：

步驟1：聯合點特征和區域特征的粗配準：