[發(fā)明專利]一種基于方向相位一致性的多源遙感影像特征匹配方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201811375054.0
• 申請(qǐng)日: 2018-11-19
• 公開（公告）號(hào): CN109523585B
• 公開（公告）日: 2021-10-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 楊宇輝;李欣;楊博
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 武漢大學(xué)
• 主分類號(hào): G06T7/33
• 分類號(hào): G06T7/33
• 代理公司: 武漢科皓知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 42222
• 代理人: 嚴(yán)彥

1.一種基于方向相位一致性的多源遙感影像特征匹配方法，其特征在于：基于方向相位一致性實(shí)現(xiàn)多源遙感影像高精度匹配，包括以下步驟，

步驟1，對(duì)參考影像和目標(biāo)影像進(jìn)行影像正射糾正；

步驟2，只對(duì)參考影像進(jìn)行分塊和特征點(diǎn)提取；

步驟3，分別計(jì)算參考影像和目標(biāo)影像的多個(gè)方向的方向相位一致性能量圖，得到每個(gè)像素點(diǎn)的方向相位一致性向量；計(jì)算方向相位一致性時(shí)，采用的尺度n方向o下的相位差分函數(shù)表示如下，

其中，φ_no(x,y)是尺度n方向o下圖像坐標(biāo)(x,y)處的相位值，是圖像坐標(biāo)(x,y)處方向o所有尺度下的加權(quán)平均相位值；

步驟4，基于方向相位一致性向量的密集組合，構(gòu)建特征點(diǎn)的特征描述向量；

步驟5，影像匹配，包括通過(guò)滑動(dòng)窗口搜索和特征描述向量的相關(guān)系數(shù)確定各特征點(diǎn)的同名點(diǎn)，提取匹配點(diǎn)對(duì)；實(shí)現(xiàn)方式為，

根據(jù)預(yù)糾正得到的兩張影像的經(jīng)緯度關(guān)系直接確定每個(gè)特征點(diǎn)在預(yù)糾正目標(biāo)影像上的坐標(biāo)，然后根據(jù)影像初始定位精度確定一個(gè)搜索半徑；計(jì)算特征點(diǎn)的特征描述向量與目標(biāo)影像上搜索范圍內(nèi)每一點(diǎn)的特征描述向量的歸一化互相關(guān)系數(shù)，把相關(guān)系數(shù)最大點(diǎn)作為同名點(diǎn)，設(shè)對(duì)參考影像上某特征點(diǎn)匹配得到的同名點(diǎn)在目標(biāo)影像上的行列號(hào)坐標(biāo)記為X₀；

確定特征點(diǎn)的同名點(diǎn)后，進(jìn)行峰值擬合得到目標(biāo)影像上子像素級(jí)的匹配點(diǎn)坐標(biāo)，包括使用泰勒級(jí)數(shù)展開式作為擬合函數(shù)，在X₀處采用泰勒級(jí)數(shù)二階展開得：

其中，X₀是插值中心的坐標(biāo)，即匹配得到的同名點(diǎn)在目標(biāo)影像上的行列號(hào)坐標(biāo)；f(X)是相似性測(cè)度函數(shù)，極大值點(diǎn)對(duì)應(yīng)的X處的導(dǎo)數(shù)應(yīng)該為0，X是圖像坐標(biāo)組成的長(zhǎng)度為2的列向量，所以令然后對(duì)求導(dǎo)并令導(dǎo)數(shù)等于0得：

此處為峰值點(diǎn)相對(duì)于插值中心X₀的偏移量，最終得到的匹配點(diǎn)的坐標(biāo)為：

其中，X'為目標(biāo)影像上子像素級(jí)的匹配點(diǎn)坐標(biāo)；根據(jù)該匹配點(diǎn)坐標(biāo)，確定匹配點(diǎn)對(duì)；

步驟6，進(jìn)行粗差剔除，去掉錯(cuò)誤匹配點(diǎn)。

2.如權(quán)利要求1所述基于方向相位一致性的多源遙感影像特征匹配方法，其特征在于：步驟2的實(shí)現(xiàn)方式為，首先將參考影像劃分為大小一致的格網(wǎng)區(qū)域，然后分別在每個(gè)格網(wǎng)區(qū)域內(nèi)進(jìn)行非極大值抑制，保留響應(yīng)值大于預(yù)設(shè)閾值且最大的若干個(gè)點(diǎn)作為特征角點(diǎn)，這些特征角點(diǎn)被當(dāng)作待匹配的特征點(diǎn)。

3.如權(quán)利要求1所述基于方向相位一致性的多源遙感影像特征匹配方法，其特征在于：步驟3中，所述每個(gè)像素點(diǎn)的方向相位一致性向量，是由各方向上的相位一致性能量組成的一維向量。

4.如權(quán)利要求1所述基于方向相位一致性的多源遙感影像特征匹配方法，其特征在于：構(gòu)建特征描述向量的實(shí)現(xiàn)方式如下，

在以待描述點(diǎn)(x₀,y₀)為中心設(shè)定半徑的范圍內(nèi)，在行方向和列方向上按照間距D選點(diǎn)，設(shè)一共選取得到s個(gè)點(diǎn)，將這組點(diǎn)記為[(x₀,y₀),(x₁,y₁),… ,(x_s-1,y_s-1)]；

以這組點(diǎn)的每一個(gè)點(diǎn)為中心，分別確定一個(gè)大小為t×t的累加域，累加范圍內(nèi)每個(gè)像素對(duì)應(yīng)的方向相位一致性向量，共得到s個(gè)累加向量，最后用這s個(gè)向量組合成一個(gè)一維的向量V_f，作為點(diǎn)(x₀,y₀)的特征描述向量。

5.如權(quán)利要求1或2或3或4所述基于方向相位一致性的多源遙感影像特征匹配方法，其特征在于：步驟5中，確定特征點(diǎn)的同名點(diǎn)后，進(jìn)行峰值擬合得到目標(biāo)影像上子像素級(jí)的匹配點(diǎn)坐標(biāo)。

6.如權(quán)利要求1或2或3或4所述基于方向相位一致性的多源遙感影像特征匹配方法，其特征在于：步驟6中，通過(guò)最小二乘平差方法剔除錯(cuò)誤匹配點(diǎn)。