[發(fā)明專利]動(dòng)態(tài)海上遙感圖像配準(zhǔn)方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201510870611.6
• 申請(qǐng)日: 2015-12-02
• 公開（公告）號(hào): CN105469409A
• 公開（公告）日: 2016-04-06
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉朝霞;邵峰;安居白;王雅軒;景雨
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 大連外國(guó)語大學(xué)
• 主分類號(hào): G06T7/00
• 分類號(hào): G06T7/00
• 代理公司: 北京方安思達(dá)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11472
• 代理人: 徐淑東;王宇楊

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及圖像配準(zhǔn)領(lǐng)域，尤其涉及一種動(dòng)態(tài)海上遙感圖像配準(zhǔn)方法。

背景技術(shù)

圖像配準(zhǔn)(imageregistration)是圖像處理應(yīng)用方面的一個(gè)基礎(chǔ)問題，用于將不 同傳感器、不同視角、不同時(shí)間或不同拍攝條件下獲取的同一場(chǎng)景的兩幅或者多幅圖像進(jìn) 行對(duì)準(zhǔn)、疊加，在很多領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用，如遙感影像、醫(yī)學(xué)圖像分析、制圖學(xué)、計(jì)算機(jī)視 覺、模式識(shí)別等。圖像配準(zhǔn)技術(shù)可用在海上動(dòng)態(tài)遙感圖像領(lǐng)域，由于海上溢油、滸苔等海上 目標(biāo)對(duì)海洋環(huán)境的影響非常大，需要及時(shí)的對(duì)該目標(biāo)進(jìn)行跟蹤監(jiān)測(cè)以方便執(zhí)法部門進(jìn)行實(shí) 時(shí)處理。在監(jiān)測(cè)過程中，需要估算海上目標(biāo)區(qū)域的面積，此時(shí)當(dāng)一幅航空遙感圖像不能覆蓋 整個(gè)目標(biāo)時(shí)，圖像配準(zhǔn)技術(shù)就變的非常重要，而且由于海上目標(biāo)圖像具有動(dòng)態(tài)變換、目標(biāo)和 背景單一及目標(biāo)沒有固定的形狀等特性，這就要求我們的圖像配準(zhǔn)方法要具備速度要快、 適應(yīng)性要更好和抗干擾能力要強(qiáng)等特點(diǎn)。

遙感領(lǐng)域存在很多配準(zhǔn)算法，尤其多時(shí)相多傳感器圖像配準(zhǔn)。這些算法大都是對(duì) 海岸帶這種目標(biāo)變換不太大的圖像配準(zhǔn)，目前很少對(duì)于動(dòng)態(tài)圖像配準(zhǔn)的算法。動(dòng)態(tài)圖像是 拼接內(nèi)容或者拼接目標(biāo)自身存在著一定的相似變換、仿射變換、彈性變換及模糊等變化。因 此動(dòng)態(tài)圖像的拼接也可以叫做包含變化目標(biāo)的圖像拼接。點(diǎn)與點(diǎn)之間的鄰接結(jié)構(gòu)作為結(jié)構(gòu) 特征作為比較可靠的圖像特征在遙感領(lǐng)域也越來越受到重視，基于結(jié)構(gòu)的圖像配準(zhǔn)只是利 用圖像特征點(diǎn)之間的位置關(guān)系，參與運(yùn)算的數(shù)據(jù)量小，算法的效率高，能滿足海上目標(biāo)實(shí)時(shí) 配準(zhǔn)的需求。

目前，結(jié)合特征的空間關(guān)系和特征的相似性進(jìn)行特征匹配方法受初始條件影響比 較大，不適合干擾點(diǎn)非常多的情況。另一種新的點(diǎn)集匹配算法采用相對(duì)距離和角度去除模 糊匹配和誤匹配，用于高分辨率衛(wèi)星圖像的配準(zhǔn)，該算法只適用于圖像平移和圖像旋轉(zhuǎn)變 化的情況，不適合仿射和大尺度縮放。基于擬隨機(jī)尺度空間結(jié)構(gòu)相關(guān)性建立能量函數(shù)的優(yōu) 化配準(zhǔn)算法主要是針對(duì)不同傳感器獲取的同一目標(biāo)區(qū)域的圖像配準(zhǔn)，而重疊區(qū)域小的兩幅 圖像的整體輪廓可能會(huì)發(fā)生很大變化，該方法沒有考慮此情況的配準(zhǔn)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明主要解決現(xiàn)有技術(shù)不能滿足海上動(dòng)態(tài)變化目標(biāo)圖像的實(shí)時(shí)配準(zhǔn)和圖像配 準(zhǔn)中配準(zhǔn)誤差較大的技術(shù)問題，提出一種動(dòng)態(tài)海上遙感圖像配準(zhǔn)方法，與現(xiàn)有技術(shù)相比運(yùn) 算量減少、運(yùn)算速度快、適應(yīng)能力強(qiáng)、抗干擾能力強(qiáng)。

本發(fā)明提供了一種動(dòng)態(tài)海上遙感圖像配準(zhǔn)方法，包括以下步驟：

步驟100，采集兩幅海上遙感圖像，分別標(biāo)記為基準(zhǔn)圖像和待配準(zhǔn)圖像；

步驟200，利用圖結(jié)構(gòu)構(gòu)建方法，構(gòu)造結(jié)構(gòu)不變量描述符，并獲得圖結(jié)構(gòu)中特征點(diǎn) 的差異度，包括以下子步驟；

步驟201，對(duì)基準(zhǔn)圖像和待配準(zhǔn)圖像分別進(jìn)行特征提取并且進(jìn)行初始匹配，獲得基 準(zhǔn)圖像的點(diǎn)集P和待配準(zhǔn)圖像的點(diǎn)集Q，其中，點(diǎn)集P和點(diǎn)集Q中的點(diǎn)一一對(duì)應(yīng)，P＝{p₁,p₂,…, p_i,…,p_n}，Q＝{q₁,q₂,…,q_i,…,q_n}；

步驟202，根據(jù)基準(zhǔn)圖像的點(diǎn)集P和待配準(zhǔn)圖像的點(diǎn)集Q，構(gòu)建基準(zhǔn)圖像的K近鄰圖 G_P；并構(gòu)建和點(diǎn)集_P鄰接關(guān)系相同的待配準(zhǔn)圖像的鄰接圖G'_Q；

步驟203，根據(jù)基準(zhǔn)圖像的K近鄰圖G_P和待配準(zhǔn)圖像的鄰接圖G'_Q，得到基準(zhǔn)圖像的 結(jié)構(gòu)不變量描述符D(p_i)和待配準(zhǔn)圖像的結(jié)構(gòu)不變量描述符D'(q_i)；

步驟204，根據(jù)基準(zhǔn)圖像的結(jié)構(gòu)不變量描述符D(p_i)和待配準(zhǔn)圖像的結(jié)構(gòu)不變量描 述符D'(q_i)，獲得點(diǎn)集P和Q中對(duì)應(yīng)點(diǎn)的差異度；

步驟300，建立基準(zhǔn)圖像和待配準(zhǔn)圖像配準(zhǔn)過程的特征匹配模型如下：

目標(biāo)函數(shù)：minE；

約束條件：SOD，C，d_E；