[發明專利]基于圖像補全的空間目標異源圖像匹配方法

在審

• 申請號: 202111544857.6
• 申請日: 2021-12-16
• 公開（公告）號: CN114219995A
• 公開（公告）日: 2022-03-22
• 發明（設計）人: 張云;袁浩軒;冀振元;李宏博
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: G06V20/00
• 分類號: G06V20/00;G06V10/30;G06V10/44;G06V10/74;G06K9/62
• 代理公司: 哈爾濱華夏松花江知識產權代理有限公司 23213
• 代理人: 時起磊

基于圖像補全的空間目標異源圖像匹配方法，屬于ISAR圖像和光學圖像處理技術領域。為了解決目前針對ISAR像素點缺失情況下的匹配圖像方法存在匹配精度低的問題。本發明首先基于三維空間目標模型與距離多普勒算法仿真獲得目標自旋情況下的ISAR圖像序列；并利用投影的方法獲得與ISAR圖像同姿態的空間目標的光學樣本；然后基于圖像序列和最優權重的HaLRTC方法對空間目標對應的ISAR圖像的缺失像素進行補全；最后基于金字塔重采樣和優化迭代的方法對空間目標ISAR圖像和光學圖像進行匹配。本發明主要用于ISAR圖像和光學圖像的匹配。

技術領域

本發明涉及一種空間目標異源圖像匹配方法，屬于ISAR圖像和光學圖像處理技術領域。

背景技術

異源視覺圖像的匹配技術是廣泛應用于飛機、遙感衛星、導彈等視覺導航、模式識別、制導和地形測量中的關鍵技術，這些系統采用的常是具有不同成像機理的傳感器。所謂異源圖像匹配，就是對來自不同成像傳感器的圖像進行匹配的技術。這些圖像是由不同成像傳感器在不同光照環境等條件和不同成像機理下形成的同一景象或物體、目標的圖像，主要包括可見光圖像、紅外圖像和雷達圖像(ISAR圖像)等圖像類型。由于不同類型傳感器本身結構、成像原理等方面的不同，導致異源圖像上對應區域的灰度、對比度都存在較大的差異。因此，異源圖像匹配是一項非常有難度的工作。

對于空間目標的ISAR圖像來說，由于受到空間電磁干擾的影響，ISAR回波數據常常面臨缺失的問題，這也導致呈現出的ISAR圖像有像素點缺失，所以在進行異源圖像匹配之前首先要進行圖像像素點的補全。現階段國內外很多文獻介紹的都是直接對異源圖像進行匹配的算法，由于ISAR像素點缺失，甚至該缺失點可能存在于關鍵匹配位置上，比如對于衛星圖像可能存在于太陽翼上，這就導致在匹配圖像時，匹配精度不高，這也是本發明所要解決的技術問題。

發明內容

本發明是為了解決目前針對ISAR像素點缺失情況下的匹配圖像方法存在匹配精度低的問題。

基于圖像補全的空間目標異源圖像匹配方法，包括以下步驟：

步驟1、基于三維空間目標模型與距離多普勒算法仿真獲得目標自旋情況下的ISAR圖像序列；并利用投影的方法獲得與ISAR圖像同姿態的空間目標的光學樣本；

步驟2、基于圖像序列和最優權重的HaLRTC方法對空間目標對應的ISAR圖像的缺失像素進行補全；

步驟3、基于金字塔重采樣和優化迭代的方法對空間目標ISAR圖像和光學圖像進行匹配。

進一步地，步驟2所述基于圖像序列和最優權重的HaLRTC方法對空間目標ISAR圖像的缺失像素進行補全的過程包括以下步驟：

2.1、構建包含空間目標的ISAR圖像序列，將包含空間目標的ISAR圖像作為張量X并將張量分成三個輸入通道張量X_i,i＝1,2,3，X_i大小是n×n×N；

2.2、利用缺失模型構建ISAR圖像缺失像素序列，對于每個輸入通道張量都有一個缺失模型S_i,i＝1,2,3，經缺失模型的處理后ISAR圖像缺失像素序列表示為張量大小是n×n×N；

2.3、利用基于優化權重的HaLRTC方法進行圖像補全：

2.3.1、針對K個ISAR圖像序列，構建ISAR圖像缺失像素序列

2.3.2、計算損失函數并更新權重：

其中，k表示迭代到第k輪，是第k+1輪時第j個圖像序列的第i通道對應的權重，表示損失函數；lr為更新率；