一种频域亚像元影像匹配方法

《一种频域亚像元影像匹配方法》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、第36卷第1期航天返回与遥感2015年2月SPACECRAFTRECOVERY&REMOTESENSING81一种频域亚像元影像匹配方法123王恺陈世平曾湧（1北京空间机电研究所，北京100094）（2中国空间技术研究院，北京100081）（3中国资源卫星应用中心，北京100094）摘要频域相位匹配方法可以分为空域DiracDelta函数法和频域直接求解法两类，前者一般只能达到整数像元匹配精度，而后者可实现亚像元匹配精度，但算法复杂度高，匹配可靠性较前者低。基于其各自的特点，文章将上述两类方法有机结合，提出了一种可靠、高精度的优化相位匹配法。通过对不同

2、的混叠量、信噪比影像进行匹配实验，验证了文章提出的匹配方法对混叠具有一定的抑制能力，对噪声有较强的鲁棒性。对于纹理丰富、存在少量混叠的影像匹配误差优于1/100个像元。关键词亚像元相位匹配频域匹配数字摄影测量航天遥感中图分类号:TP751.1文献标志码:A文章编号:1009-8518(2015)01-0081-06DOI:10.3969/j.issn.1009-8518.2015.01.011ASubpixelMatchingMethodinFrequencyDomain123WANGKaiCHENShipingZENGYong（1BeijingIns

3、tituteofSpaceMechanics&Electricity,Beijing100094,China）（2ChinaAcademyofSpaceTechnology,Beijing100081,China）（3ChinaCenterforResourcesSatelliteData&Application,Beijing100094,China）AbstractTherearetwokindsofthephasematchingmethodincludingtheDiracDeltamethodandthefrequencydomainmeth

4、od.Theformermatchingaccuracycanachieveonlypixellevelgenerally,andthelattercanachievesubpixellevelbutbeingmorecomplicatedandlessreliablethantheformer.Thispaperpresentsanoptimizedphasematchingmethodbyintegratingthem.Thismethodwastestedwithsomekindsofimage.Ex-perimentaldatapresente

5、dhereshowthatthenewmethodgivessuperiormatchingprecision(<1/100pixel)foranimagepairwithrichtexturesandalittlealiasing.Keywordssubpixel;phasematching;frequencydomainmatching;digitalphotogrammetry;spacere-motesensing0引言摄影测量中控制点的提取是摄影测量系统检校的基础，也是提取物体三维信息的基础。在数字摄影[1]测量中以影像匹配代替传统的人工观测

6、，可以达到自动确立同名像点的目的。影像匹配分为基于模板[2]和基于特征的两种方法。基于模板的影像匹配方法又分为灰度相关法、相位相关法和互信息法等。由于相位相关法计算速度快，对变化成像条件或频域噪声有很高的鲁棒性，适合于航天遥感摄影测量，是本文将要研究的方法。收稿日期：2014-11-1282航天返回与遥感2015年第36卷文献[3]于1975年提出了相位相关匹配方法，但只能求解出两函数间的整数级平移；文献[4-5]通过对相位相关函数进行多相位分解，将相位相关法扩展到亚像元级，但如果待匹配影像存在严重混叠时，匹配误差很大；文献[6]分析了混叠对相位匹配的

7、影响，并对相位相关函数首先进行掩模处理，将相位差平面中受混叠影响较大的点去除，然后使用最小二乘法在频域中直接求解平移分量；文献[7]指出无噪声相位相关函数是一个秩1矩阵，可以使用奇异值分解得出有噪声相位相关函数的一个秩1子空间，进而对其在频域中使用最小二乘法求解平移分量，这种方法对噪声和混叠都有较高的鲁棒性和精度，但计算量较大；文献[8]在相位差求解过程中使用快速最大概率密度功率法来估计平移参数，在计算速度和可靠性间取得了一定平衡；文献[9]引入两点梯度法来求解平移参数，可靠性较高，运算速度较快。从相位相关法的发展可见，其大致可分为两类：空域Dirac

8、Delta函数法和频域直接求解法。前者计[3]算过程简单快速，对噪声抑制性好，但只能求出整数像