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《基于自适应尺度的遥感影像渐进配准》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。
1、中国科学:信息科学2011年第41卷增刊:55{65www.scichina.cominfo.scichina.com论文基于自适应尺度的遥感影像渐进配准孙业超¤,李杏朝,吕江安中国资源卫星应用中心,北京100094*通信作者.E-mail:sycgis@163.com收稿日期:2011{06{03;接受日期:2011{08{16国家发改委自然资源和地理空间基础信息库资助项目摘要图像配准是遥感图像处理中的基本问题.本文针对多源多时相遥感影像的特点,提出了一种基于自适应尺度的渐进配准方法,在从粗到细的迭代配准过
2、程中,可以通过上一次配准结果的几何定位误差来确定本次匹配的尺度,并按该尺度提取特征角点和特征邻域进行匹配,与常规金字塔渐进配准方法相比,减少了匹配次数,提高了配准效率.另外,特征提取和匹配过程中提出一种基于Harris-Laplace算法和相位相关算法的遥感影像配准算法,利用Harris-Laplace角点代替原始图像,能够综合区域和特征的优点,对亚像元偏移、旋转、尺度变化具有不变性,同时对对比度和灰度的变化不敏感,具有很强的抗噪性.在特征检测和匹配的过程中采用限定搜索区域、抽稀角点等多种优化策略来提高算法的
3、性能.实验证明,算法具有很好的精度,对几何攻击具有很好的鲁棒性,该算法已经应用于CBERS-02B星3级数据的批量自动化生产,具有很好的应用效果.关键词自适应尺度Harris-Laplace算子相位相关影像配准1引言图像配准是将不同时间、不同角度或通过不同传感器得到的两幅或多幅图像校准的过程.在涉及需要结合多个图像数据源的图像分析中如图像镶嵌、变化检测、图像融合等图像配准都是关键的一步.目前在图像的配准方面已开展了许多研究工作,提出了很多种自动图像配准的方法[1].根据不同的标准,图像配准算法有很多分类方法,
4、但总的来说,可以大致分为3类:1)基于区域灰度的配准方法:主要通过像元灰度的相似性来计算两幅图像之间的关系.互相关法[2;3]是基于灰度统计的最基本图像配准方法,相位相关法是寻求两幅影像在频率域中的对应矢量,主要利用了Fourier变换的良好性质[4¡9],具有很好的抗噪性.互信息法是近年出现的一种比较先进的影像配准方法[10].2)基于特征的配准方法:基于图像特征的配准方法是目前最常用的一种.这些方法主要是提取图像的显著特征,特征元素主要包括点、线、面.面特征主要是一些区域或特定地物(比如路、建筑、河流等)
5、,线特征主要利用边缘检测算子进行边缘提取,点特征是最为常用且效率较高的方法,经典的算法主要有Moravec算法[11]、Forstner算法[12]、Harris算法[13]、MIC算法[14]、SUSAN算法[15]、SIFT[16;17]算法等.引用格式:孙业超,李杏朝,吕江安.基于自适应尺度的遥感影像渐进配准.中国科学:信息科学,2011,41(增刊):55{65孙业超等:基于自适应尺度的遥感影像渐进配准3)基于对图像的理解和解释的配准方法:一幅数字图像可以理解为一个连续的物理模型采样,基于物理模型的配
6、准方法可以很好地解决图像复杂变形问题.1981年,Briot首次将弹性模型引入医学图像配准,在此基础上,发展了多分辨率弹性体匹配模型、混合弹性模型[18]、有限元法[19]以及基于活动表面的迭代算法等多种弹性模型算法.光流场模型也是最新发展的一种配准算法[20;21].除了以上算法,众多文献都将金字塔分解[22;23]和小波变换[24;25]等多尺度分析方法引入图像的配准工作中,形成多尺度的从粗到细的渐进配准方法.基于多尺度渐进配准的方法与直接用原始影像配准相比,由于限制了匹配搜索区域,减少了误配率,提高了配
7、准精度.在遥感影像批量化几何精校正过程中,我们发现,由于星历和姿态数据采样频率不够,造成同一传感器采集的多景遥感影像标准初级产品(即2级产品)的定位误差差异明显,即使是同一轨道,各景的定位精度也不尽相同,误差像元数从几个到几百个不等.金字塔渐进配准的思想是根据影像大小进P行N+1层分解,然后每层都进行一次匹配,定义金字塔渐进配准总的时间T=ti,其中i为配准次数,ti为每层配准的时间,低分辨率层级的配准结果,可以限制高分辨层级的搜索区域,从而减少高分辨率层级的配准时间,但在每一层上都进行配准,总的配准时间依然
8、有可优化的空间.遥感影像配准主要是要通过参考影像纠正配准影像的图像变形,而目前遥感影像的多源多时相特性使得影像的图像变形十分复杂.由不同时间获取的影像由于光照、大气以及地物本身的变化会造成图像在对比度和亮度上的差异,包括全局的以及局部不规则的灰度变化;不同卫星及传感器获取的影像由于轨道高度、相机视角、成像模式的不同会造成图像在几何上的形变,包括全局仿射变换(平移、旋转、尺度变化)、局部几何失真、剪切
