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专利号: 2021107804653
申请人: 齐鲁工业大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2024-12-10
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于结构和几何相似性的多光谱卫星图像的鲁棒配准方法,其特征在于:包括以下步骤:步骤1):给定两幅待配准的图像,通过HOPC算法检测控制点CPs,查询图像与目标图像的控制点形成成对特征点三元组;

步骤2):判断检测到的三组控制点CPs之间的几何相似性;所述三组控制点之间的几何相似性是指:特征点三元组构成的三角形顶点之间的角度差ADTV、特征点三元组构成的三角形中线段的长度比LRLS、特征点三元组构成的三角形中任意两条线段及其交角LSIA以及特征点三元组构成的三角形中成对控制点的方向OPCP;其中,LSTA必须满足以下两个条件:一、表示对应线段的长度比接近,二、表示对应三角形顶点之间的角度差小;

步骤3):根据查询图像与目标图像之间的相似程度对三组CPs进行排序,相似程度越高排序越靠前,使用一组排序靠前的控制点CPs利用Matlab内置函数cp2tform来估计两个图像之间的空间变换;用Te表示两幅图像之间的空间变换,εp表示变换坐标和地面真值之间可接受的像素误差,该变换用于评估HOPC算法获得的匹配结果在可接受的像素误差内就被认定为正确匹配,从而生成最终的匹配控制点。

2.根据权利要求1所述的基于结构和几何相似性的多光谱卫星图像的鲁棒配准方法,其特征在于:步骤1)中,利用HOPC算法检测控制点CPs的步骤为:选出具有一定大小的模板窗口计算每个像素的相位一致和方向,将窗口划分为重叠的块,在每个块的单位内的所有像素上累积相位一致性方向的局部直方图,然后,使用三线性插值方法,通过相位一致振幅对直方图进行加权,每个块中的单元的直方图通过L2范数进行归一化。

3.根据权利要求1所述的基于结构和几何相似性的多光谱卫星图像的鲁棒配准方法,其特征在于:步骤1)中,在HOPC算法中,一对匹配点被认为是CPs,通过HOPC算法检测出的查询图像和目标图像中的CPs均为N个;对应于这N个点对, 用于表示查询图像与目标i图像之间的点匹配, 和Pt (1≤i≤N)分别代表正在登记的查询图像和目标图像中的一对CPs;对于N个点匹配,查询图像和目标图像中都存在 个点三元组的组合。

4.根据权利要求1所述的基于结构和几何相似性的多光谱卫星图像的鲁棒配准方法,其特征在于:步骤1)中,HOPC算法中使用基于块的Harris算子对兴趣点的数量施加限制。

5.根据权利要求1所述的基于结构和几何相似性的多光谱卫星图像的鲁棒配准方法,其特征在于:步骤1)中,使用基于块的Harris算子对兴趣点的数量施加限制的步骤为:图像首先被分成n×n非重叠块,并为每个块计算Harris值;对每个块的Harris值从大到小进行排序,并选取前k个点作为兴趣点;基于块的Harris算法将主、副图像通过导航数据进行地理参考,然后通过兴趣点检测、基于HOPCnce的CP检测,消除不匹配的CP,接着将图像配准通过PL变换。

6.根据权利要求1所述的基于结构和几何相似性的多光谱卫星图像的鲁棒配准方法,其特征在于:步骤2)中,特征点三元组构成的三角形顶点之间的角度差ADTV通过式(1)计算:式(1)中, 和 表示查询图像中每个三角形顶点处的角度, 和 表示目

标图像中每个三角形顶点处的角度,ε1是对应三角形顶点之间角度差的预定义误差阈值。

7.根据权利要求1所述的基于结构和几何相似性的多光谱卫星图像的鲁棒配准方法,其特征在于:步骤2)中,特征点三元组构成的三角形中直线段的长度比LRLS通过式(2)计算:式(2)中, 表示查询图像中特征点三元组构成的三角形

中三条线段的长度, 表示目标图像中特征点三元组构成

的三角形中三条线段的长度,σ用于计算相应线段长度比的标准差,ε2是这个标准差的一个预先定义的误差阈值。

8.根据权利要求1所述的基于结构和几何相似性的多光谱卫星图像的鲁棒配准方法,其特征在于:步骤2)中,特征点三元组构成的三角形中线段及其交角LSIA通过式(3)计算:式(3)中, 表示查询图像中线段, 表示目标图像中相应

的线段;式(3)所示的关系式中,第一个条件表示对应线段的长度比应接近,第二个条件表示对应三角形顶点之间的角度差小,必须同时满足这两个条件,并且ε3和ε4分别是该线段的预定义误差阈值。

9.根据权利要求1所述的基于结构和几何相似性的多光谱卫星图像的鲁棒配准方法,其特征在于:步骤2)中,特征点三元组构成的三角形中两两控制点OPCP的方向通过式(4)计算:式(4)中, 和 表示查询图像中成对控制点的方向, 和

表示目标图像中成对控制点的方向,σ是计算对应成对控制点方向差的标准差,ε5是这个标准差的一个预先定义的误差阈值。

10.根据权利要求1所述的基于结构和几何相似性的多光谱卫星图像的鲁棒配准方法,其特征在于:步骤3)中,从排名列表中,选择Nt对排名靠前的特征点三元组,而后,利用Matlab内置函数cp2tform针对这Nt对排名靠前的特征点三元组进行变换估计。