[發明專利]一種超高分辨率遙感圖像中高層建筑特征點匹配方法

有效

• 申請號: 201611047223.9
• 申請日: 2016-11-25
• 公開（公告）號: CN106778510B
• 公開（公告）日: 2020-03-20
• 發明（設計）人: 胡蕾
• 申請（專利權）人: 江西師范大學
• 主分類號: G06K9/00
• 分類號: G06K9/00;G06K9/46
• 代理公司: 南昌市平凡知識產權代理事務所 36122
• 代理人: 夏材祥

本發明公開一種超高分辨率遙感圖像中高層建筑特征點匹配方法，該方法針對城市中高層建筑在不同視角的超高分辨率遙感圖像中會發生空間位置的變化，導致落在高層建筑上的特征點對減少的問題，在參考圖像和待配準圖像中采用多種特征點提取方法獲得大量特征點，對初匹配后的特征點對，首先采用嚴格的篩選條件，獲得少量匹配準確性高的特征點對，分析圖像間的圖像視角差，并利用圖像視角差和建筑物的圖像位移差放松篩選條件，獲得較多同時包含錯誤和正確的特征點對，最后利用特征點對周圍圖像塊的相似性進一步驗證特征點對，去除錯誤的特征點對，保留較多的正確匹配特征點對。

技術領域

本發明屬于數字圖像處理技術領域，涉及一種多時相遙感圖像特征點配準方法，尤其涉及一種多時相超高分辨率遙感圖像中高層建筑特征點配準方法，其為在分析多時相遙感圖像視角差異的基礎上利用特征點對周圍圖像塊的相似性分析特征點對的匹配性。

背景技術

多時相遙感圖像配準是遙感圖像變化檢測、信息融合的基礎。城市遙感圖像分析中，一方面，隨著遙感技術的發展，遙感圖像的分辨率越來越高；另一方面，為提高城市土地利用效率，高層建筑越來越普遍。在超高分辨率的遙感圖像中，不同拍攝視角下，高層建筑的形態及在圖像中的位置發生較為明顯的變化，同時對周圍地物形成遮擋，高層建筑周圍的圖像也可能發生一定變化，這些對特征點的匹配形成干擾，減少了建筑物上正確匹配特征點對的數量。

基于特征的多時相遙感圖像配準過程，典型步驟包括：(1)提取特征：主要特征包括點特征、線特征和區域特征，其中點特征研究偏多，主要利用點周圍的灰度變化檢測特征點，先后出現了Forstner、Gabor、SUSAN、Harris、SIFT和SURF等特征，其中SIFT和SURF等特征點具有良好的局部不變性，在圖像配準中得到廣泛應用；線特征和區域特征主要是利用直線提取技術和區域分割技術獲得圖像中包含的主要直線和區域。(2)特征匹配：主要根據所提取特征的描述方式來匹配特征，形成特征對，如點特征SIFT和SURF利用特征點周圍灰度變化的相似性，線特征利用直線方向、直線之間空間關系等的相似性，區域特征利用區域面積、形狀等的相似性。(3)特征對篩選：針對特征匹配中部分錯誤匹配的特征對，采用馬氏距離、RANSAC等方式去除。(4)空間變換：利用正確匹配的特征對，計算空間變換模型，利用空間變換模型對待匹配圖像進行變換，使得參考圖像和待匹配圖像一致，其中典型的空間變換模型包括仿射變換、透視變換、多項式變換等。

在不同視角的超高分辨率城市遙感圖像中，中高層建筑會在圖像呈現不同形態。此時中高層建筑的側面在圖像中表現形狀存在差異，在中高層建筑物側面獲得特征，同時這些中高層建筑對周圍地物造成遮擋，也對特征選取造成影響，導致獲得的可匹配特征少。中高層建筑的頂部盡管在圖像中的位置存在差異，但是其基本結構特征、顏色特征保留較好，是特征提取與匹配的重點區域。因中高層建筑物的高度存在差異，導致中高層建筑物屋頂的特征間不能服從同一空間變換，在特征對篩選階段，部分已正確匹配的特征對被去除。本發明針對這部分已正確匹配的特征對展開分析，以保留這部分已正確匹配的特征對，增加特征對的數量，為后續的信息融合和變化檢測等提供更多更好的信息。

本發明所提出的特征點匹配方法主要分為三部分，第一部分，提取特征點并初步匹配；第二部分，嚴格篩選出少量正確匹配的特征點對，并利用正確匹配的特征點對，分析視角變化信息；第三部分，結合視角變化信息，對初步匹配的特征點對重新篩選，并分析特征點對周圍圖像塊的相似性驗證特征對的匹配性。

發明內容

本發明所要解決的技術問題在于提供一種超高分辨率遙感圖像中高層建筑特征點匹配方法。該方法針對不同視角下高層建筑在高分辨率遙感圖像中發生的位置變化，導致高層建筑上匹配的特征點對少的問題，利用參考圖像和待匹配圖像間存在的視角差異信息一致，篩選出特征角度變化相同的特征點對，并利用特征點對周圍圖像塊的相似性進行驗證，以得到更多的匹配正確的落在高層建筑上的特征點對。

為實現上述目的，本發明所述超高分辨率遙感圖像中高層建筑特征點匹配包括如下步驟：