[發明專利]一種SVD-RANSAC亞像素相位相關匹配方法

有效

• 申請號: 201410051603.4
• 申請日: 2014-02-14
• 公開（公告）號: CN103824286A
• 公開（公告）日: 2014-05-28
• 發明（設計）人: 童小華;葉真;徐聿升;劉世杰;李凌云;李天鵬;王鳳香
• 申請（專利權）人: 同濟大學
• 主分類號: G06T7/00
• 分類號: G06T7/00
• 代理公司: 上海科盛知識產權代理有限公司 31225
• 代理人: 趙繼明

技術領域

本發明涉及一種圖像區域匹配算法，尤其是涉及一種SVD-RANSAC亞像素相位相關匹配方法。

背景技術

影像的亞像素精確匹配是攝影測量與遙感領域的研究熱點與難題之一。通過影像間的亞像素匹配，能夠精確的獲取立體視差、地物位移、地表形變場等數據，基于亞像素匹配的圖像配準，在DEM/DSM生成、圖像鑲嵌、影像融合、信息提取和變形監測等領域有著極其重要的應用。

圖像匹配一般分為特征匹配與區域匹配兩大類。相對于特征匹配，區域匹配具有精度高，更方便的粗差剔除，分布均勻等優勢。相位相關是一種頻域下的區域匹配算法，相位相關的理論基礎是傅里葉變換的平移特性，即影像間平移在頻域下對應為線性相位差，理論上，影像的平移只會引起傅里葉系數相位角的變化而不會改變其幅值。與傳統的灰度相關系數相比，具有匹配精度高、速度快、抗噪性強和受輻射差異影響小等特點，近年來得到了廣泛的應用與關注。

亞像素的相位相關方法研究主要分為兩類，第一類方法通過確定互功率譜的逆傅里葉變換后精確的峰值位置來獲取偏移量，第二類方法通過直接估計互功率譜的線性相位差來獲取偏移量。然而，現有的相位相關亞像素匹配方法依然存在問題：通過插值確定峰值的方法精度相對較低；利用線性相位差的方法，普遍具有計算復雜度高，抗粗差性差等缺點；另外，亞像素匹配精度受像素鎖現象(pixel?locking?effect)影響。上述的問題直接影響到基于相位相關的亞像素匹配精度和匹配結果的穩健性，并對運算效率提出了較高的要求。

文獻“A?subspace?identification?extension?to?the?phase?correlation?method[MRI?application][J].Medical?Imaging，IEEE?Transactions?on，2003，22(2)：277-280，利用最小二乘估計來計算相位角向量直線的斜率，線性擬合的質量依賴于解纏后相位角的線性度。即使奇異值分解獲取主奇異值向量本身是一個提高SNR的過程，但相關過程中的混疊，噪聲和其他誤差仍然會影響兩幅影像間的相位信息，從而影響歸一化互功率譜矩陣的部分量值，導致奇異值分解后的相位角向量出現偏差，并不呈現嚴格的直線關系，由于最小二乘的抗差性弱，估計的偏移值結果會受到偏差的嚴重影響，從而導致亞像素級估計結果的精度和穩定性下降。

發明內容

本發明的目的就是為了克服上述現有技術存在的缺陷而提供一種結果精度和穩定性高、有效抑制pixel?locking現象的SVD-RANSAC亞像素相位相關匹配方法。

本發明的目的可以通過以下技術方案來實現：

一種SVD-RANSAC亞像素相位相關匹配方法，該方法包括以下步驟：

1)獲取存在水平方向偏移a和垂直方向偏移b的兩幅影像g(x，y)和h(x，y)，對兩幅影像分別進行Hanning窗函數加權后進行離散傅里葉變換，得到G(u，v)和H(u，v)，則H(u，v)＝G(u，v)exp{-i(au+bv)}，計算兩幅影像的歸一化互功率譜矩陣Q(u，v)：