基于不变特征点的遥感图像辐射归一化研究-毕业论文.docx

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1、本科生毕业论文论文题目基于不变特征点的遥感图像辐射归一化研究作者姓名所学专业名称地理信息科学指导教师年月日学生：（签字）学号：论文答辩日期：年月日指导教师：（签字）目录1引言21.1研究背景及意义21.2研究现状21.2.1相对辐射归一化国外发展现状21.2.2相对辐射归一化国内发展现状21.3论文组织31.4研究内容31.5技术路线31.6技术流程42基本原理及技术实现52.1遥感图像辐射归一化基本原理52.1.1基于SIFT算法的特征点提取52.1.2构建回归方程82.1.3精度评价92.2具体实现92.2.1构建

2、高斯金字塔92.2.2极值点计算92.2.3特征描述102.2.4关键点匹配112.2.5辐射归一化模型构建112.3小结113研究区遥感图像辐射归一化实测133.1研究样区概况133.2数据准备133.3程序测试133.3.1计算特征点133.3.2构建归一化模型153.3.3归一化结果173.4结果分析193.4.1归一化均方根误差193.4.2归一化精度验证203.5小结224结论与讨论224.1主要结论224.2不足与展望22参考文献24致谢25附录：关键程序代码26滁州学院本科毕业论文基于不变特征点的遥感图像

3、辐射归一化研究摘要：动态遥感监测是遥感研究环境、资源等变化的重要手段，但由于传感器的观测受到各种大气因子以及季节变化等的影响，多时相遥感影像中同一地物的灰度值会发生一些伪变化，通常这种伪变化呈线性相关关系。因此，辐射归一化是实现动态遥感监测的首要前提。本文研究的内容是采用基于SIFT算法提取多时态遥感影像的不变特征点，通过差分金字塔，计算得出特征点，并根据特征点周围各个像元的灰度值贡献度生成描述子，通过描述子匹配参考影像和实验影像之间的同一特征点，并将其作为不变特征点，建立线性回归方程，然后通过求取回归系数对多时态遥感

4、影像进行辐射归一化。SIFT算法对影像处理具有空间尺度不变的特征，通过大尺度进行特征点检测，再通过小尺度进行特征点的定位，并生成特征点的描述子作为特征点匹配的依据。此方法不受人为因素干扰，在计算不变特征点时在很短的时间内便可得到数量可观的匹配成功的特征点，大大提高了选取不变特征点的速度。实验影像进过归一化后，通过对选取的“辐射不变”样本点精度验证，像元灰度值变化也更趋向于参考影像。从应用角度来看，此方法为研究环境、资源等区域性动态变化研究提供重要的技术支撑。关键词：SIFT算法；不变特征点；相对辐射归一化-1-滁州学院

5、本科毕业论文1引言1.1研究背景及意义由于地物的光谱特征受季节变化，太阳光照条件，气象条件波动等的影响，同一地区的遥感影像中的景观会呈现出一些伪变化，为了减少这些伪变化，在使用多时相遥感影像进行资源环境变化检测或其他研究之前，需要对多时相遥感影像进行辐射归一化处理。常用的辐射归一化处理方法有绝对辐射归一化和相对辐射归一化两种。绝对辐射归一化将每幅影像的灰度值都转换成地表的反射率，需要用到大量的卫星同步观测数据和大气属性信息，这些数据很难获取并且昂贵又不实用，更多的学者采集中到了相对辐射归一化研究的行列。在遥感影像相对辐

6、射归一化处理技术的发展历程中，出现了诸如直方图匹配法，伪不变特征法、暗-亮归一化法、自动散点控制回归法等等，这些方法的出现体现了相对辐射归一化技术的一个发展趋势：自动化、智能化。基不变特征点的遥感影像辐射归一化技术对于一定时期内的环境资源动态监测、土地利用覆盖变化以及区域水文等领域的研究具有重要意义，能够减少由于大气、照度和传感器差异带来的辐射误，是将多时相影像分波段逐一将灰度值归一化到参考影像的过程，避免了将每景影像的每波段像元值都转换成辐射度或反射率的复杂计算。本文采用SIFT算法提取不变特征点与传统方法比较，具有

7、结果稳定、客观，自动化高的特点，减轻了人为干预选取不变特征点的主观性，并提高了选取不变特征点的效率，能更好地满足了动态监测的数据需求。1.2研究现状1.2.1相对辐射归一化国外发展现状1988年Schott提出伪不变特征法，通过人工选取不变特征点建立参考影像与实验影像每个波段的回归方程的相对辐射归一化处理方法，但这种人工选取的方法带有许多主观因素。之后，虽然暗-亮归一化法（DB）、平均标准差法（MS）、直方图匹配（HM）等在方法[1,2,3]上有所不同，但由于对专家知识的依赖都带有人工性强的特点。1995年Elvidg

8、e提出像元散点自动控制回归法，明显提高了不变特征点的选取的自动化性能。由此，相对辐射归一化的技术趋势越来越向自动化发展。1999年，加拿大英属哥伦比亚大学的DavidLowe[4]教授提出了尺度不变特征SIFT算法，并在遥感影像的匹配[6,7]方向上已经得到了广泛应用。目前该算法开始被应用到对多时相遥感影像的相对辐射归一化处理，利