[發明專利]基于特征優化及最優拼接縫的航空遙感圖像拼接方法

有效

• 申請號: 202011464573.1
• 申請日: 2020-12-14
• 公開（公告）號: CN112419160B
• 公開（公告）日: 2023-04-07
• 發明（設計）人: 劉宇;孫商文;孫曉銳;吳迪;白新偉;尤金鳳;陳健;顧子侶
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍空軍航空大學
• 主分類號: G06T3/40
• 分類號: G06T3/40;G06T5/50;G06V10/74
• 代理公司: 吉林長春新紀元專利代理有限責任公司 22100
• 代理人: 白冬冬

一種基于特征優化及最優拼接縫的航空遙感圖像拼接方法，屬于圖像處理技術領域。本發明的目的是針對航空偵察相機拍攝的遙感圖像進行自動拼接方法的基于特征優化及最優拼接縫的航空遙感圖像拼接方法。本發明步驟是：利用改進的SURF算法進行圖像特征點的粗匹配，利用基于正態分布的特征點精匹配，圖像融合。本發明不需要人工進行參與，可以根據圖像文件的類型實現全景圖像的自動拼接。本專利提出的拼接的方法具有處理速度快、拼接精度高的特點，通過預定義特征檢測的區域，提高特征點檢測的效率，提出一種特征點的篩選方法可以用來計算更加準確的變換矩陣，實現更準確的配準，提出的拼接縫搜索方法可以有效保護重疊區域的顯著目標，保證目標的完整性。

技術領域

本發明屬于圖像處理技術領域。

背景技術

圖像拼接技術是一種將具有重疊區域的多幅圖像拼接成一幅大視場的全景圖像的圖像處理技術。通常情況下，由于成像設備性能所限，無法獲得大面積的區域圖像，因此需要利用圖像拼接技術將獲取的序列遙感圖像實現實時拼接并顯示，以保證地面專家全面掌握地面目標情況以做出正確的決策。

圖像拼接需要在相鄰兩幅圖像的重疊區域中搜索并匹配相同的圖像內容，從而確定兩幅圖像之間的位置關系，實現相鄰兩幅圖像對接處理。從拼接實現的方法上看，圖像拼接可以分為手動拼接和自動拼接兩類。手動拼接容易使拼接后的圖像在接縫處出現錯位或全局圖像出現區域色調不一致的現象，無法有效保證圖像的質量和拼接工作的效率。自動拼接是利用計算機實現拼接過程的自動化處理，提高圖像處理的效率。從拼接實現的技術上看，圖像拼接一般包括圖像配準和圖像融合兩個步驟，圖像配準的目的是根據幾何運動模型將所有圖像統一到同一坐標系下，圖像融合則是將配準后的圖像合成一張全景圖像，實現相鄰圖像間的自然過渡。

目前在多條帶線陣推掃圖像、線陣擺掃圖像以及全景圖像的拼接上一般利用圖像處理軟件進行人工拼接作業，雖然人工作業可以保證拼接結果圖中重要目標的清晰度和完整度，但耗費大量人力參與，極大地降低了信息處理的效率。

因此在航空遙感圖像拼接工作中，由于地物目標豐富以及拍攝過程中光照條件的差異，傳統拼接方法極易在拼接圖的重疊區域出現目標錯位、重影以及明顯拼接縫等問題，如何實現快速、精確、自然的圖像拼接，是圖像自動拼接技術研究的關鍵問題。

發明內容

本發明的目的是針對航空偵察相機拍攝的遙感圖像進行自動拼接方法的基于特征優化及最優拼接縫的航空遙感圖像拼接方法。

本發明步驟是：

S1、利用改進的SURF算法進行圖像特征點的粗匹配：

采用歐式距離作為相似性度量準則，若p_i代表匹配圖像的特征點，q_i代表待匹配圖像特征點，則歐式距離為

采用最近鄰和次近鄰距離之比的方法，首先在待匹配圖像上搜索歐式距離最近的特征點q_i和歐式距離次近的特征點q_j，求得p_i與q_i的歐式距離d₁和p_i與q_j歐式距離d₂，設置閾值r，當d₁/d₂≤r時，則認為(p_i,q_i)為一組正確的匹配點；

通過給回溯可能路過的點加入隊列，并按照查詢點到這些點的距離進行排序，搜索時從根節點開始，沿著一個子樹分支進行搜索，每當遇到一個需要轉向其他分支的節點時，便把分支處入口節點及其信息放入優先級隊列，提取隊列中優先級最高的節點，以該點為根節點，重復以上的操作，直到隊列為空，運行停止；同時算法設置了時間限制，超過時間閾值時運行停止，返回當前最近鄰點并輸出；

S2、利用基于正態分布的特征點精匹配：