[發(fā)明專利]一種多源遙感圖像自動(dòng)配準(zhǔn)方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201110254958.X
• 申請(qǐng)日: 2011-08-31
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN102436652A
• 公開(kāi)（公告）日: 2012-05-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 鄒同元;馬靈霞;郝勝勇;周俊
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 航天恒星科技有限公司
• 主分類號(hào): G06T7/00
• 分類號(hào): G06T7/00
• 代理公司: 中國(guó)航天科技專利中心 11009
• 代理人: 安麗

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種多源遙感圖像自動(dòng)配準(zhǔn)方法，屬于衛(wèi)星圖像處理技術(shù)領(lǐng)域，可用于HJ星紅外、CCD和高光譜同類傳感器和異類傳感器圖像的自動(dòng)配準(zhǔn)。

背景技術(shù)

圖像配準(zhǔn)是圖像處理的基本任務(wù)之一，是對(duì)取自不同時(shí)間、不同傳感器或不同視角的同一景物的兩幅圖像或多幅圖像進(jìn)行匹配、疊加的過(guò)程。已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于圖像分析、變化檢測(cè)和信息融合等領(lǐng)域。設(shè)參考圖像和待配準(zhǔn)圖像分別用I₁(x₁，y₁)和I₂(x₂，y₂)表示，則圖像配準(zhǔn)在數(shù)學(xué)上可以表示為

I₁(x₁，y₁)＝g(I₂(T(x₂，y₂)))

其中，g(·)是一維灰度變換，T(·)是二維空間位置變換。由于在大多數(shù)情況下，配準(zhǔn)后的兩幅圖像一般不要求灰度一致，而且配準(zhǔn)也并不能通過(guò)一個(gè)或多個(gè)變換來(lái)達(dá)到兩幅圖像的完全等同，而只能做到某種程度上的近似。

HJ星多源遙感圖像配準(zhǔn)具有其自身的特殊性，主要表現(xiàn)在HJ星CCD相機(jī)和紅外相機(jī)分別通過(guò)雙相機(jī)拼接(二臺(tái)±30度視場(chǎng))和雙面鏡掃描(±29度掃描范圍)實(shí)現(xiàn)大視場(chǎng)觀測(cè)；高光譜成像儀幅寬50km，側(cè)向可視范圍±30度。HJ星多源遙感圖像空間分辨率從30m、100m、150m到300m不等，跨度大。將低分辨率圖像向與之分辨率差異較大的較高分辨率轉(zhuǎn)換，要利用插值算法，增加帶寬等方式，填充大量虛假信息，會(huì)引起圖像失真，影響配準(zhǔn)精度。

典型的圖像配準(zhǔn)算法大致可以分為基于像素的、基于灰度的、基于特征的和基于物理模型的方法。目前，對(duì)于多源遙感圖像的配準(zhǔn)，主要采用的是基于特征的配準(zhǔn)方法。在基于特征的圖像配準(zhǔn)方法中，特征的選擇與提取無(wú)疑對(duì)圖像配準(zhǔn)的質(zhì)量有著很大的影響，其將極大地影響圖像配準(zhǔn)成功率。傳統(tǒng)的圖像配準(zhǔn)技術(shù)要達(dá)到較高的精度，通常需要引入一定的人工干預(yù)，手工方式不但降低了系統(tǒng)的效率，而且影響了系統(tǒng)的應(yīng)用性。目前，還沒(méi)有應(yīng)用于業(yè)務(wù)化系統(tǒng)的HJ數(shù)據(jù)快速自配準(zhǔn)方法。

如何實(shí)現(xiàn)特征點(diǎn)的自動(dòng)提取與自動(dòng)匹配、如何提高寬幅遙感影像匹配效率、如何采用考慮成像幾何的自動(dòng)配準(zhǔn)更好滿足大視場(chǎng)、大跨度、異特性特點(diǎn)，是本發(fā)明重點(diǎn)解決的問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的技術(shù)解決問(wèn)題是：克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了一種多源遙感圖像自動(dòng)配準(zhǔn)方法，該方法有效克服了HJ星多源遙感圖像大視場(chǎng)、大跨度、異特性等特點(diǎn)，可自動(dòng)快速檢測(cè)大量分布均勻、穩(wěn)定、可靠的高精度匹配同名點(diǎn)對(duì)，并進(jìn)行基于密集三角網(wǎng)的微分糾正，支持HJ星紅外、CCD和高光譜同類傳感器和異類傳感器的多源遙感圖像的配準(zhǔn)。本發(fā)明解決了傳統(tǒng)多源影像配準(zhǔn)過(guò)程中需要人為干預(yù)的問(wèn)題，在處理初始階段通過(guò)預(yù)設(shè)參數(shù)就可實(shí)現(xiàn)全流程自動(dòng)配準(zhǔn)。

本發(fā)明的技術(shù)解決方案是：一種多源遙感圖像自動(dòng)配準(zhǔn)方法，包括下列步驟：

1.根據(jù)遙感數(shù)據(jù)自帶的經(jīng)緯度信息，對(duì)基準(zhǔn)圖I₁和待配準(zhǔn)圖像I₂的重疊區(qū)進(jìn)行裁剪，得到基準(zhǔn)圖裁剪結(jié)果影像I₁^*和待配準(zhǔn)圖裁剪結(jié)果影像I₂^*。

2.根據(jù)基準(zhǔn)圖和待配準(zhǔn)圖像分辨率信息R₁和R₂，判斷分辨率是否一致，一致則進(jìn)行下一步；不一致則對(duì)待配準(zhǔn)圖裁剪結(jié)果影像I₂w進(jìn)行尺度變換：

(1)對(duì)待配準(zhǔn)圖裁剪結(jié)果影像I₂^*進(jìn)行Mallat小波分解；得到一個(gè)低頻圖像信號(hào)以及不同分辨率上的高頻圖像信號(hào)。

(2)圖像經(jīng)過(guò)小波分解后，待配準(zhǔn)圖裁剪結(jié)果影像I₂^*被分解成沿水平、垂直和對(duì)角三個(gè)方向的一系列高頻信號(hào)圖像與一個(gè)低頻圖像，其中同一方向的各高頻圖像信號(hào)之間具有相似性。小波尺度變換就是利用這種相似性，進(jìn)行高頻外推插值；

(3)利用小波反變換重構(gòu)出比原始圖像分辨率更高的插值圖像WD，本方法在高頻外推插值時(shí)采用的插值方法為雙三次插值。

3.對(duì)基準(zhǔn)圖裁剪結(jié)果影像I₁^*并進(jìn)行FAST特征點(diǎn)檢測(cè)，提取均勻分布的特征點(diǎn)；依據(jù)2級(jí)圖像的地理信息對(duì)應(yīng)關(guān)系在待校正圖像上定位匹配點(diǎn)，得到初始匹配同名點(diǎn)對(duì)：