[發(fā)明專利]一種衛(wèi)星視頻圖像的特征提取與匹配的方法及裝置

在審

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• 申請日: 2021-11-26
• 公開（公告）號: CN114255398A
• 公開（公告）日: 2022-03-29
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王躍;姜洋;于龍江;范立佳;余婧;汪精華;高洪濤;楊文濤;張國斌
• 申請（專利權(quán)）人: 中國空間技術(shù)研究院
• 主分類號: G06V20/10
• 分類號: G06V20/10;G06K9/62;G06V10/46;G06V10/75
• 代理公司: 北京理工大學(xué)專利中心 11120
• 代理人: 溫子云;李愛英

1.一種衛(wèi)星視頻圖像的特征提取與匹配的方法，其特征在于，包括：

步驟S1：確定待匹配的衛(wèi)星視頻圖像，從所述待匹配的衛(wèi)星視頻圖像中提取角點(diǎn)；

步驟S2：確定每個所述角點(diǎn)的灰度值與該角點(diǎn)對應(yīng)的極值點(diǎn)的灰度值的差值，將該差值與預(yù)設(shè)閾值進(jìn)行比較，對角點(diǎn)進(jìn)行首次過濾；對首次過濾后的每個角點(diǎn)，確定角點(diǎn)的穩(wěn)定性；基于穩(wěn)定性，對角點(diǎn)進(jìn)行二次過濾；

步驟S3：基于二次過濾后的角點(diǎn)，對所述待匹配的衛(wèi)星視頻圖像進(jìn)行表征，獲取表征所述待匹配的衛(wèi)星視頻圖像的特征向量；

步驟S4：對待匹配的衛(wèi)星視頻圖像的特征向量進(jìn)行匹配。

2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟S1具體包括：

步驟S101：將所述待匹配的衛(wèi)星視頻圖像劃分為多個圖像塊I_ij，從各圖像塊中提取若干特征點(diǎn)，圖像塊I_ij表示第i行第j列的圖像塊；

步驟S102：構(gòu)建高斯-拉普拉斯算子，使用所述高斯-拉普拉斯算子從每個圖像塊中提取預(yù)定數(shù)量的角點(diǎn)，其中：

高斯-拉普拉斯算子為

其中，LoG(Laplacian of Gaussian)為高斯-拉普拉斯算子，描述圖像二階空間導(dǎo)數(shù)的二維各向同性測度，ΔG_σ(x,y)為高斯卷積函數(shù)在此處的二階導(dǎo)數(shù)，x為圖像像素列坐標(biāo)，y為圖像像素行坐標(biāo)，G_σ(x,y)為高斯卷積函數(shù)，σ為高斯濾波函數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)差；

其中，k取1.6，G(x,y,kσ)為和G(x,y,σ)為參數(shù)分別為σ和kσ的高斯濾波結(jié)果；

使用高斯-拉普拉斯算子從已經(jīng)進(jìn)行分割的各圖像塊中提取預(yù)定數(shù)量的角點(diǎn)，計(jì)算并記錄圖像塊I_ij中每一個使得公式4取得極大值的(x，y)：

其中，f(x,y)為點(diǎn)(x,y)的灰度值；求取的各個(x,y)組成衛(wèi)星視頻圖像中初步提取到的角點(diǎn)。

3.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述步驟S2，包括：

步驟S201：確定并過濾低對比度的角點(diǎn)，即去除對噪聲敏感的待選點(diǎn)：

對每個待選角點(diǎn)，設(shè)該待選角點(diǎn)為p₀(x,y)，與其對應(yīng)的極值點(diǎn)的偏移量定義為Δp(Δx,Δy)，計(jì)算極值點(diǎn)與待選角點(diǎn)的差值絕對值，取灰度值閾值Th＝0.03,若Diff≤Th，則保留該待選角點(diǎn)；否則認(rèn)為該待選角點(diǎn)不穩(wěn)定，過濾該待選角點(diǎn)；為極值點(diǎn)的灰度值，D(p₀)為待選角點(diǎn)p₀的灰度值；

步驟S202：從過濾后的待選角點(diǎn)中，確定并刪除不穩(wěn)定邊緣響應(yīng)點(diǎn)，即對全部過濾后的待選角點(diǎn)中的每一個，均執(zhí)行以下操作：

對過濾后的待選角點(diǎn)p′(x,y)，構(gòu)建該過濾后的待選角點(diǎn)的黑塞矩陣H

其中，D_xx、D_xy、D_yy是過濾后的待選觸點(diǎn)p′(x,y)領(lǐng)域位置的差分結(jié)果；

令α為H矩陣的最大特征值，β為最小特征值，且α和β能夠分別代表x和y方向的梯度，則有：

Tr(H)＝D_xx+D_yy＝α+β

Det(H)＝D_xxD_yy-(D_xy)²＝αβ

設(shè)置閾值r，r取值12：

若該待選角點(diǎn)p′(x,y)符合該判斷條件，則該待選角點(diǎn)為不穩(wěn)定邊緣響應(yīng)點(diǎn)，刪除該不穩(wěn)定邊緣響應(yīng)點(diǎn)；否則，保留該待選角點(diǎn)。