[發(fā)明專利]一種基于格網(wǎng)法的高精度影像配準方法

有效

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• 申請日: 2013-11-28
• 公開（公告）號: CN103646395A
• 公開（公告）日: 2014-03-19
• 發(fā)明（設計）人: 范沖;張娟;馬俊
• 申請（專利權(quán)）人: 中南大學
• 主分類號: G06T7/00
• 分類號: G06T7/00;G06T3/00
• 代理公司: 北京路浩知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11002
• 代理人: 李相雨

技術領域

本發(fā)明涉及遙感圖像處理領域，具體涉及一種基于格網(wǎng)法的高精度影像配準方法。

背景技術

遙感技術隨著其快速發(fā)展為我們提供了全球范圍的對地觀測數(shù)據(jù)，它已經(jīng)在軍事、氣象、農(nóng)業(yè)等社會的各個領域得到了廣泛的應用。但是受到諸多因素的影響，遙感影像本身存在一定的噪聲和幾何變形，因而通常遙感影像需要首先經(jīng)過一系列的影像處理過程，以提高遙感影像質(zhì)量，使其得到更好的應用。影像配準是影像處理的一項重要內(nèi)容，很大程度上決定了影像處理與應用的效率與質(zhì)量，因而影像配準技術已經(jīng)成為影像處理領域的研究重點。具體來說，影像配準是獲得待配準影像與參考影像之間變換關系以改善待配影像的變形的過程。

當前，影像配準算計主要分為三類：基于灰度的配準、基于影像特征的配準和基于頻率域的影像配準。基于灰度的影像配準方法根據(jù)影像灰度信息的統(tǒng)計特性定義目標函數(shù)，作為參考影像與待配影像之間的相似性度量，使得匹配參數(shù)在目標函數(shù)的極值處取得，并以此為匹配的判決準則和匹配參數(shù)最優(yōu)化的目標函數(shù)，通過最優(yōu)化方法求得正確的幾何變換參數(shù)，常用的方法有Barnea等人提出的序貫相似度匹配方法、Collignon和Viola提出的互信息方法等等；基于特征的影像配準方法主要通過提取兩幅影像的共同特征點作為配準依據(jù)計算影像變換系數(shù)，實現(xiàn)影像的配準，包括點、線、面特征；基于變換域的配準方法是發(fā)展較晚的影像配準方法，最常用到的有基于傅里葉變換和小波變換的配準方法。其中，基于點特征的影像配準方法由于其計算簡單、精度高的特點得到了廣泛的應用，是目前最為常用的影像配準方法。

但是在實際的基于點特征的影像配準過程中，為求計算簡便通常整幅待配準影像進行整體上的統(tǒng)一配準轉(zhuǎn)換，這樣雖然保證了影像整體的配準精度，卻使局部的配準效果不佳，尤其在影像出現(xiàn)局部噪聲或局部變形時，這樣的處理方式會大大降低配準精度。

發(fā)明內(nèi)容

（一）解決的技術問題

針對現(xiàn)有技術的不足，本發(fā)明提供一種基于格網(wǎng)法的高精度影像配準方法。

（二）技術方案

為實現(xiàn)以上目的，本發(fā)明通過以下技術方案予以實現(xiàn)：

一種基于格網(wǎng)法的高精度影像配準方法，其特征在于，該方法包括：

獲取彼此相互對應的待配準影像和參考影像；通過對所述待配準影像和參考影像中特征點的匹配，得到兩影像中若干對互為同名點的特征點；在待配準影像中根據(jù)所述特征點的分布構(gòu)建配準格網(wǎng)；根據(jù)所述特征點及其同名點的坐標計算所述配準格網(wǎng)中各個格網(wǎng)點的坐標改正量；根據(jù)所述各個格網(wǎng)點的坐標改正量計算各個像素點的坐標改正量；根據(jù)所述各個像素點的坐標改正量對所述待配準影像進行配準。

優(yōu)選地，所述特征點包括使用SIFT算子提取的SIFT特征點；所述對所述待配準影像和參考影像中特征點的匹配包括通過計算對應特征向量兩兩之間的歐氏距離對SIFT特征點進行匹配。

優(yōu)選地，所述特征點進一步包括使用Harris算子提取的Harris特征點；所述對所述待配準影像和參考影像中特征點的匹配包括通過相關系數(shù)法對Harris特征點進行匹配。

優(yōu)選地，所述對所述待配準影像和參考影像中特征點的匹配進一步包括通過RANSAC方法對進行過匹配的特征點進行粗差剔除。

優(yōu)選地，所述在待配準影像中根據(jù)所述特征點的分布構(gòu)建配準格網(wǎng)包括在待配準影像中根據(jù)若干特征點的分布確定格網(wǎng)間隔值，并按照該格網(wǎng)間隔值將待配準影像均勻劃分為規(guī)則格網(wǎng)。

優(yōu)選地，所述根據(jù)所述特征點及其同名點的坐標計算所述配準格網(wǎng)中各個格網(wǎng)點的坐標改正量包括：

搜索每個格網(wǎng)點一定半徑范圍內(nèi)的所述特征點，并剔除特征點數(shù)量小于一定值的格網(wǎng)點；對于每一個格網(wǎng)點，根據(jù)所述范圍內(nèi)每個特征點及其對應同名點的坐標按常用模型擬合出該格網(wǎng)點的坐標改正量；對于被剔除的格網(wǎng)點的坐標改正量，根據(jù)相鄰格網(wǎng)點的坐標改正量通過內(nèi)插法得到。

優(yōu)選地，所述根據(jù)所述范圍內(nèi)每個特征點及其對應同名點的坐標按常用模型擬合出該格網(wǎng)點的坐標改正量包括：

根據(jù)所述該范圍內(nèi)的每個特征點及其對應同名點的坐標，由常用模型擬合出坐標變換改正關系，并得到該格網(wǎng)點的坐標變換改正量；由所述坐標變換改正關系得到每個特征點經(jīng)坐標變換改正后的坐標；根據(jù)所述每個特征點經(jīng)坐標變換改正后的坐標，和這些特征點對應的同名點的坐標，得到各特征點的坐標殘差；將所述各特征點的坐標殘差按常用插值模型擬合到該格網(wǎng)點處，得到該格網(wǎng)點的坐標殘差改正量；將坐標變換改正量與坐標殘差改正量相加，得到該格網(wǎng)點的坐標改正量。