[發明專利]一種多傳感器遙感影像匹配方法

有效

• 申請號: 201510638280.3
• 申請日: 2015-09-30
• 公開（公告）號: CN105261014B
• 公開（公告）日: 2018-01-12
• 發明（設計）人: 葉沅鑫;慎利;曹云剛
• 申請（專利權）人: 西南交通大學
• 主分類號: G06T7/33
• 分類號: G06T7/33
• 代理公司: 成都點睛專利代理事務所(普通合伙)51232
• 代理人: 葛啟函

技術領域

本發明屬于衛星影像處理技術領域，特別涉及遙感影像的匹配技術。

背景技術

影像匹配實質是在兩幅或多幅影像之間識別同名點的過程，廣泛應用于遙感影像配準、影像拼接和變化檢測等方面。由于成像機理和光譜特性的不同，多傳感遙感影像間往往存在顯著幾何和輻射差異，從而導致在影像間進行同名點自動識別的難度較大。

最近在計算機視覺領域，局部特征描述符得到了快速的發展，并廣泛地應用于影像匹配。其中最著名的局部特征描述是Scale Invariant Feature Transform(SIFT)算子，由于具有旋轉和尺度不變性，SIFT已經在遙感影像匹配中得到了廣泛的應用。盡管如此，SIFT描述符對影像間的輻射差異較為敏感，因此SIFT難以較好地應用于多傳感器遙感影像的匹配。在SIFT的基礎上，有學者相繼提出了Speeded Up Robust Features(SURF)、Oriented FAST and Rotated BRIEF(ORB)等描述符。它們在計算效率方面得到了較大的提升，但是這些描述對于影像間的輻射差異依然很敏感。考慮到多傳感器遙感影像間不僅具有幾何形變，而且還存在較大的輻射差異，這里將利用相位一致性(phase congruency)對遙感影像進行匹配。相位一致性是一種特征提取算法，具有光照和對比度不變性，在遙感影像匹配領域得到了較為廣泛的應用，但是目前基于相位一致性的方法對于影像間尺度和旋轉差異的適用性較弱，而且只使用了相位一致性的特征值，而沒有利用相位一致性的方向信息，未能充分地挖掘出相位一致性在特征提取和描述方面的潛力，性能還不夠穩健，因此本發明將對相位一致性計算模型進行擴展，利用其奇對稱濾波器構建相位一致性特征方向，然后采用其特征值和特征方向，借助于SIFT描述符的思想，構建一種局部特征描述符—局部相位一致性方向直方圖(local histogram of orientated phase congruency,LHOPC)，使其能夠較好地抵抗影像間的尺度、旋轉和輻射差異，從而實現多傳感器遙感影像的精確匹配。

發明內容

本發明的目的是提供一種多傳感器遙感影像匹配方法，它能有效地解決多傳感器影像間的幾何形變和輻射差異問題，能夠自動地在影像間獲取大量分布均勻、穩定的同名點對，實現影像的精度匹配。

本發明的目的是通過以下技術方案來實現的：一種多傳感器遙感影像匹配方法。包括下列步驟：

步驟一、利用不同尺度的高斯核函數對參考影像I₁和待匹配影像I₂，分別進行卷積運算，建立影像的高斯尺度空間，并通過高斯尺度空間的相鄰兩層影像做差生成高斯差分尺度空間，然后，在此空間中進行極值檢測，提取出具有尺度不變性的特征點PointI_i(i＝1,2,3,….,N)；

步驟二、對相位一致性計算模型進行擴展，構建相位一致性特征方向，然后計算高斯尺度空間中每一層影像上的每個像素點的相位一致性特征值和特征方向。

步驟三、利用相位一致性特征值和特征方向構建局部特征描述符--局部相位一致性方向直方圖，記為LHOPC，具體包括主方向和特征描述向量兩個部分：

(1)提取特征點PointI_i(i＝1,2,3,….,N)中的一個點PointI_i，以它為中心取大小為5×5個像素的鄰域，計算鄰域內的相位一致性特征值和特征方向，形成相位一致性方向直方圖，并選擇直方圖的峰值方向作為特征點的主方向，使描述符具有旋轉不變性。

(2)根據主方向建立坐標系，并以特征點PointI_i為中心取大小為20×20個像素的鄰域。然后把該鄰域劃分為4×4個子區域，將每個子區域內劃分為8個方向，并統計每個方向的相位一致性特征值，構成相位一致性方向直方圖，最后將每個子區域內的相位一致性方向直方圖鏈接在一起，形成最終的特征描述向量—局部相位一致性方向直方圖(local histogram of orientated phase congruency,LHOPC)。