[發明專利]一種基于幾何模型的SAR斜距圖像同名點自動提取方法無效

申請號：	201310098637.4	申請日：	2013-03-26
公開（公告）號：	CN103646389A	公開（公告）日：	2014-03-19
發明（設計）人：	尤紅建;王山虎;胡東輝;付琨;丁赤飚	申請（專利權）人：	中國科學院電子學研究所
主分類號：	G06T7/00	分類號：	G06T7/00
代理公司：	北京理工大學專利中心 11120	代理人：	高燕燕
地址：	100190 ***	國省代碼：	北京;11
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摘要：
搜索關鍵詞：	一種基于幾何模型 sar 圖像同名自動提取方法
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【說明書】：

技術領域

本發明屬于遙感圖像處理領域，涉及一種基于幾何模型的SAR斜距圖像同名點自動提取方法。?

背景技術

稀疏控制點條件下，利用區域網平差方法拼接多條航帶的SAR圖像時，需要從存在較大視角差異的斜距圖像上提取同名點。另外，同名點提取在圖像配準、立體像對以及目標檢測和識別等領域也具有重要應用。同名點提取可分為三個階段：(1)特征檢測與描述：檢測圖像中的點、線或面特征，并計算特征鄰域的結構或形狀信息形成描述子向量；(2)特征匹配：采用相似性度量準則計算描述子間的距離并得到匹配對；(3)匹配點篩選：根據幾何約束條件篩選出正確的匹配點，即同名點。學者們提出了大量自動提取同名點的算法，SIFT是其中較為經典的一個，它具有旋轉、尺度以及局部仿射和灰度不變性，因此廣泛應用于計算機視覺、醫學圖像處理以及遙感圖像處理等領域。?

針對相鄰航帶的斜距圖像，不同視角和地形導致圖像不同位置處存在不同的幾何畸變，因此將SIFT應用于SAR斜距圖像同名點提取時，存在兩個問題：一是檢測的特征點不容易匹配，二是正確的匹配點不容易篩選。可考慮使用具有仿射不變特性的ASIFT算法，但其通過構建仿射模板來模擬仿射變形，計算復雜度非常高。與自然場景圖像不同，遙感圖像通常記錄了成像時的姿態信息，因此我們考慮利用SAR平臺的飛行軌跡和DEM這些先驗信息變換圖像，進而減輕仿射變形的影響。變換后的圖像間仍存在局部仿射變形，可利用SIFT提取同名點，但其提取的同名點中通常包含錯誤的，傳統的RANSAC算法只能篩選出部分正確的，漏掉了大量正確的同名點，因此將該方法應用到SAR圖像中時，急需結合SAR斜距圖像的特性做相應的改進。?

發明內容

本發明的目的是提供一種基于幾何模型的SAR斜距圖像同名點自動提取方法，克服了斜距圖像間幾何畸變較大時SIFT提取不到足量重復特征的問題，并基于改進的RANSAC算法，有效地篩選出正確的匹配點。?

為達到上述目的，本發明的技術解決方案如下：?

該基于幾何模型的SAR斜距圖像同名點自動提取方法，首先利用載機航跡和DEM建立兩?幅圖像間的成像幾何關系，進而將一幅圖像A變換到另一幅圖像B的坐標上，得圖像C；然后在采樣的圖像上采用尺度不變特征變換方法(SIFT)提取圖像B和C之間的同名點，最后采用多模型隨機抽樣一致方法(RANSAC)篩選出正確的同名點，將圖像C上的同名點坐標變換到圖像A上，得圖像A和B的同名點。?

其中多模型隨機抽樣一致方法(RANSAC)篩選同名點采用以下方法：?

（1）設有n對匹配點，首先隨機抽選4對點，計算匹配點對間的一次多項式變換模型；?

（2）利用變換模型測試其他匹配點對，如果符合模型則認為它為內點，如果內點數量小于設定的閾值，則開始下一次迭代；?

（3）利用所有內點，采用最小二乘擬合方法重新計算變換模型，計算變換模型與內點的錯誤率，并保留內點和模型參數，進行下一次迭代；?

（4）重復步驟（1）、（2）、（3）直到迭代次數k滿足收斂條件，迭代結束，得到每次符合條件的迭代所保存的內點，剔除重復點，則得到最后篩選出來的匹配點對。?

本發明的有益效果：?

本發明基于SAR成像模型，將SIFT成功應用于SAR斜距圖像同名點的自動提取：（1）利用SAR的幾何模型改進SIFT算法，克服了斜距圖像間幾何畸變較大時SIFT提取不到足量重復特征的問題，（2）將多模型引入到RANSAC算法，增加了篩選后的正確點數量。?

附圖說明

圖1為本發明基于幾何模型的SAR斜距圖像同名點自動提取方法的流程示意圖。?

圖2為本發明第一步中相鄰航帶的成像幾何關系圖。?

圖3為本發明第一步中圖像變換前后示意圖。圖3（a）為第一幅圖像B，圖3（b）為第二幅圖像A，圖3（c）為第一幅圖像B變換后的圖像C。?

圖4為本發明中第三步多模型RANSAC算法的流程圖。?