[發明專利]一種基于二進小波的遙感影像多尺度邊緣提取與匹配方法和系統

在審

• 申請號: 201910246911.5
• 申請日: 2019-03-29
• 公開（公告）號: CN110020659A
• 公開（公告）日: 2019-07-16
• 發明（設計）人: 楊博;王密
• 申請（專利權）人: 武漢九天高分遙感技術有限公司
• 主分類號: G06K9/46
• 分類號: G06K9/46;G06K9/00
• 代理公司: 武漢科皓知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 42222
• 代理人: 王琪

1.一種基于二進小波的遙感影像多尺度邊緣提取與匹配方法，其特征在于，包括如下步驟：

步驟1，對基準影像與目標影像分別進行預處理；

步驟2，對預處理后的兩幅影像分別進行多尺度邊緣檢測；

步驟3，在尺度空間與影像空間進行梯度值非極值抑制，以剔除無效邊緣；

步驟4，通過長度閾值和曲率閾值篩選出有效邊緣；

步驟5，對有效邊緣結果二值化，并通過核線約束進行邊緣匹配；

步驟6，利用最小二乘平差方法剔除錯誤匹配點，獲得最終的匹配結果。

2.如權利要求1所述的一種基于二進小波的遙感影像多尺度邊緣提取與匹配方法，其特征在于：步驟1中所述預處理包括，利用遙感影像的成像模型參數和已有DEM數據或平均高程數據，將影像從像方空間投影到物方空間來消除影像間的旋轉和成像角度差異；通過影像重采樣消除影像分辨率不同帶來的尺度差異；采用Wallis濾波對影像進行處理，去除影像中的離散噪聲，同時突出邊緣特征。

3.如權利要求1所述的一種基于二進小波的遙感影像多尺度邊緣提取與匹配方法，其特征在于：步驟2中利用二進小波變換實現遙感影像的多尺度邊緣檢測，所述二進小波濾波器的表達式為，

其中h為低通濾波器，g為高通濾波器，通過高通濾波器分別在x方向(水平方向)與y方向(豎直方向)卷積獲得影像的高頻信息，即梯度值。

4.如權利要求1所述的一種基于二進小波的遙感影像多尺度邊緣提取與匹配方法，其特征在于：步驟4的具體實現方式如下，

1)長度閾值篩選：邊緣長度滿足閾值，判定有效，反之，判定無效；

2)曲率閾值篩選：為保留接近直線或圓的易于匹配的邊緣特征，采用雙閾值判定，曲率大于較大閾值的認為是接近直線的邊緣特征，曲率小于較小閾值的認為是接近圓的邊緣特征；

同時滿足以上兩條準則的邊緣，判定為有效邊緣。

5.如權利要求1所述的一種基于二進小波的遙感影像多尺度邊緣提取與匹配方法，其特征在于：步驟5的具體實現方式如下，

首先從基準影像與目標影像提取兩組有效邊緣特征結果，將有效邊緣特征進行二值化表示，邊緣點值設為1，非邊緣點值設為0；

然后根據影像的初始定位信息計算基準影像每個邊緣點在預糾正目標影像上的坐標，根據影像初始定位精度確定一個大概的搜索半徑，然后引入核線約束，將匹配搜索方向由二維搜索限制為一維搜索，通過在一定搜索范圍內，進行逐像素移動，分別計算兩組邊緣特征的響應值，具有最大響應值的匹配結果即認為是正確匹配結果；其中，響應值采用邏輯運算中的“與”運算，即若基準影像上一像素點與當前對應的目標影像上一點均為邊緣點，響應值為1，否則為0。

6.如權利要求1所述的一種基于二進小波的遙感影像多尺度邊緣提取與匹配方法，其特征在于：步驟6的具體實現方式如下，

在基準影像與目標影像間構建仿射變換模型，如下式所示：

x'＝ax+by+c

y'＝dx+ey+f

其中(x,y),(x',y')分別是匹配點對在基準影像和目標影像上的坐標，a,b,c,d,e,f為仿射變換參數，然后通過最小二乘平差方法來剔除殘差大于粗差閾值的匹配點，最終保留下來的匹配點對認為是正確的匹配點。

7.一種基于二進小波的遙感影像多尺度邊緣提取與匹配系統，其特征在于，包括如下模塊：

預處理模塊，用于對基準影像與目標影像分別進行預處理；

多尺度邊緣檢測模塊，用于對預處理后的兩幅影像分別進行多尺度邊緣檢測；

非極值抑制模塊，用于在尺度空間與影像空間進行梯度值非極值抑制，以剔除無效邊緣；

有效邊緣篩選模塊，用于通過長度閾值和曲率閾值篩選出有效邊緣；

邊緣匹配模塊，用于對有效邊緣結果二值化，并通過核線約束進行邊緣匹配；

粗差點剔除模塊，用于利用最小二乘平差方法剔除錯誤匹配點，獲得最終的匹配結果。