1.一种面向高层地物的异源高分遥感影像配准方法,其特征在于,包括以下步骤:(1)分别对参考影像和待配准影像进行阴影检测和高层地物筛选;
(2)分别对参考影像和待配准影像提取相位一致性特征点;
(3)对步骤(2)提取的相位一致性特征点集进行配准;
(4)对待配准影像运用仿射变换式,并采用双线性插值完成粗配准;在粗配准基础上,进一步采用小三角面元微分纠正,实现精配准。
2.根据权利要求1所述面向高层地物的异源高分遥感影像配准方法,其特征在于,在步骤(1)中,进行阴影检测的方法如下:将彩色的RGB图像转换为HSV图像,在获得色调H、饱和度S和明度V三个分量的基础上,进一步使用迭代法获得最佳分割阈值,并将每一个像素灰度与最佳分割阈值进行比较,获得阴影像素;接着对图像进行形态学闭运算,将细微阴影区域连通化,在此基础上,对阴影区域进行筛除,筛除阴影面积和阴影长宽比不在设定值范围内的阴影区域,得到正确阴影区域。
3.根据权利要求1所述面向高层地物的异源高分遥感影像配准方法,其特征在于,在步骤(1)中,采用种子点区域生长分割算法,将阴影区域沿阴影方向平移获得带有相对高度信息的种子点,并进行区域生长分割,筛选出相对应的高层地物对象。
4.根据权利要求1所述面向高层地物的异源高分遥感影像配准方法,其特征在于,在步骤(2)中,使用Log‑Gabor滤波器在频域对图像进行不同尺度和方向的滤波处理,利用滤波后图像的幅值和相位信息,计算出图像各像素的相位一致性值:上式中,PC(x,y)表示影像上像点(x,y)相位一致性的强度幅值,Wo(x,y)是基于频率分布的权重系数加权项,Aso(x,y)为像点在Log‑Gabor滤波器特定尺度s和方向o上的振幅;ΔΦso(x,y)为相位偏移;T为噪声阈值;ε为避免除数为0的常数; 符号表示值为正时取本身,否则取0;
对于每一个特定Log‑Gabor滤波器方向o,将所有尺度下的卷积结果都带入上式,计算出每个特定方向o下的相位一致性测度,并进一步计算得出相位一致最大矩M和相位一致最小矩m,两者分别用于边缘提取与角点提取:2
a=∑(PC(o)cos(o))b=2∑(PC(o)cos(o))(PC(o)sin(o))2
c=∑(PC(o)sin(o))其中,PC(o)为特定方向o下的相位一致性测度。
5.根据权利要求4所述面向高层地物的异源高分遥感影像配准方法,其特征在于,分别提取高层地物与低层地物上所有像素相位一致最小矩m,使用最大类间方差自适应方法得
0 0
到高层地物初始阈值Yg与低层地物初始阈值Yd;
1
自适应计算高层地物更新阈值Yg,其步骤如下:(a)将高层地物上所有像素相位一致最小矩值按升序排列,剔除最前端等于或接近0的像素,对保留像素标号1至N;
0
(b)寻找到第一个大于等于初始阈值Yg的像素Yk,统计其所在序列分位数1
(c)将此序列分位数 乘以0.85,并设置高层地物更新阈值Yg 为序列中此分位数处的相位一致最小矩值,并基于此提取高层地物上的特征点;
对于低层地物,将影像分块,并统计每块上的低层地物特征点数量占总数量的比例,对于占比大于1/4的影像块,以最终各块内特征点数占总数量的比例和最小为目标函数f,以占比排序不变和最终占比不低于原来占比1/2为限制条件,自适应计算低层地物各影像块的更新阈值 并基于此提取低层地物上的特征点:上式中,ki表示初始影像块内特征点数量占总数量比例,ki'表示最终各块内特征点数量占总数量比例,n表示初始占比大于1/4的影像块数量,S'表示最终低层地物特征点总数,Yi表示各影像块内所有像素相位一致最小矩值;
将低层地物上提取的特征点与高层地物上提取的特征点合并为特征点集。
6.根据权利要求1所述面向高层地物的异源高分遥感影像配准方法,其特征在于,步骤(3)的具体过程如下:
(301)对于每一个提取的特征点,在周围9种图块内,基于各方向相位一致性测度构建特征描述符;统计各图块内阴影面积大小,引入阴影面积加权特征向量距离以排除阴影干扰;采用双向匹配法,完成同名点对匹配,获得匹配点对集;
(302)采用RANSAC随机一致性检验,并针对高层地物上的同名点对设计变换误差自适应惩罚因子,通过变换误差自适应惩罚因子修正高层地物上同名点对变换误差,以降低高层地物空间变化差异对映射方程的影响;
滤除错误点对并估计仿射变换式参数,确定空间仿射变换式的形式:其中,(X,Y)和(X′,Y′)分别为待配准影像和参考影像的坐标,λ为尺度缩放因子,θ为影像的相对旋转角,(c,r)为图像在二维平面的相对平移量。
7.根据权利要求6所述面向高层地物的异源高分遥感影像配准方法,其特征在于,在步骤(301)中,所述阴影面积加权特征向量距离如下:上式中,dist'表示阴影面积加权特征向量距离,disti表示各图块初始特征向量距离,ui表示与相对阴影面积大小呈负相关的系数权重, 分别表示参考影像和待配准影像对应图块的特征向量,rm表示与初始特征向量距离对应的相对阴影面积大小,ri表示第i对图块的相对阴影面积大小。
8.根据权利要求6所述面向高层地物的异源高分遥感影像配准方法,其特征在于,在步骤(302)中,通过变换误差自适应惩罚因子修正高层地物上同名点对变换误差:E'=E×F
上式中,E'表示修正后的高层地物上同名点对变换误差,E表示高层地物上同名点对变换误差,F表示变换误差自适应惩罚因子,P为惩罚因子系数,q表示惩罚因子关于相对高度的灵敏度,h1、h2分别表示两图像上同一高层地物相对高度,(xa,ya)、(xb,yb)分别表示两图像同名点对坐标,H表示仿射变换式。
9.根据权利要求6所述面向高层地物的异源高分遥感影像配准方法,其特征在于,在步骤(4)中,采用最近距离算法在粗配准后影像上构建局部小三角面元,每个小三角形都是唯一最简单形状,在每个小三角面元内,逐个进行一次多项式的纠正:根据三角形的各顶点坐标确定系数a0、a1、a2、b0、b1、b2。