相位相关法及其在偏振图像配准中的应用研究

分析了遥感偏振探测的原理和与遥感强度探测相比所具有的优越性,指出了偏振图像的特点。采用偏振测量方法,可以获得地物的偏振信息,有助于增强对地物的探测能力,但是对图像像元不对准有很高的敏感性,为了得到可靠的偏振信息,配准的精度应该至少到达0．1个像素。介绍了一种基于傅立叶变换的配准方法：相位相关法,并把该方法应用于偏振图像配准中。相位相关法根据傅立叶变换的平移性质,能够解决具有平移关系的图像配准问题,实验证明该方法具有对噪声和图像灰度变化不敏感的优点。     

同时偏振成像探测系统的偏振图像配准研究

同时偏振成像探测技术是一种新型的偏振成像探测技术,它能在同一个探测器上同时获得被探测目标0、45、90、135 4个偏振方向的偏振强度图像。为了准确获取被探测目标的偏振信息,这４幅图像的配准显得尤为重要。为了使配准精度达到0.1个像元,结合同时偏振成像探测系统的成像方式,提出了一种基于空域和频域互相关的偏振图像配准方法。该方法使用硬件和软件相结合的方式完成图像的配准。首先使用空域互相关的算法实现图像的像元级粗配准;然后使用频域互相关的像元级配准算法进行像元级精配准;最后使用频域互相关的亚像元配准算法实现偏振图像的亚像元级配准。     

相位相关法及其在偏振图像配准中的应用研究

分析了遥感偏振探测的原理和与遥感强度探测相比所具有的优越性，指出了偏振罔像的特点。采用偏振测量方法，可以获得地物的偏振信息，有助于增强对地物的探测能力，但是对罔像像元小对准有很高的敏感性，为了得到可靠的偏振信息，配准的精度应该至少到达0．1个像素。介绍了一种基于傅妒叶变换的配准方法：相位相关法，并把该方法应用于偏振图像配准中。相位相关法根据傅立叶变换的平移性质，能够解决具有平移关系的图像配准问题，实验证明该方法具有对噪声和图像灰度变化不敏感的优点。     

基于场景偏振冗余估计的非均匀校正

由于红外偏振焦平面的异构特性,在非均匀校正过程中需要考虑不同检偏通道的响应差异对整体校正效果的影响,其非均匀校正问题相较同构的普通红外焦平面更为复杂。针对红外偏振焦平面的非均匀校正问题,提出了一种基于场景偏振冗余估计的非均匀校正算法,通过对场景图像和由场景图像计算得到的偏振冗余估计图像进行统计,得到整个焦平面上所有像元响应在统计特性上的差异,然后分通道从两个方向对这些差异进行比较分析,得到更新后的增益校正系数,再通过辐射重定标抑制由于静止场景所造成的鬼影,得到当前状态下相机的增益校正系数。在这个过程中,通过偏振冗余估计评价之前的校正系数,自适应地实现增益校正系数的更新。最后使用真实场景数据进行测试,结果表明本文所提出的非均匀校正算法有效提高了所获取偏振图像的准确性。     

45°指向镜成像畸变特性分析和校正

为扩大观测范围,航天遥感仪器通常采用45°指向镜扫描.在采用多元探测器的遥感仪器中,焦平面上所成的像不允许产生像旋,否则会使各个像元所对应的视场无法配准.因此,研究相应的像消旋方法,消除45°指向镜成像系统带来的像旋转,使其能够更好地应用于生产实践,是一个十分迫切的问题.对45°指向镜生成的图像的畸变特性进行了分析,同时根据每个像元坐标与地面坐标的对应关系,给出了校正图像畸变的方法.合成图像和真实图像的模拟实验结果表明:提出的畸变校正方法能够很好地校正45°指向镜的成像图像,在工程应用中具有重要的实用意义.     

基于同名点追踪的空间相机成像拼接配准模型

分析了已有图像配准算法在遥感图像拼接配准方面面临的问题。根据空间相机TDICCD交错拼接的成像特点,提出了一种基于同名点轨迹追踪的成像拼接配准模型。通过建立辅助空间坐标系下的中心投影共线方程,将像点、摄像中心、景物点建立严谨的数学关系,可精确实现对同名像点在像面上的轨迹追踪。结合TDICCD在像面上的位置约束,计算图像上同名像对的纵向偏差像元数和横向偏差像元数。最后结合相机在轨所成条带图像和卫星辅助数据进行分析,选取多组像点进行配准,同名像对配准误差小于1 pixel,经验证模型算法可行。相比传统的遥感图像配准算法,该方法不需要已知图像内容,为一种严格的几何意义上的配准,具有很强的适应性和预测性,已应用在型号相机的地面复算,易移植应用于其他类型空间相机的图像配准与拼接。     

一种基于彩色伪随机编码图像的配准方法

在基于彩色伪随机编码的三维重构测量中,由于相机视场有限,无法一次清晰地得到被测物体的表面编码投影图像,必须对所得图像进行配准拼接.一般的配准方法都是基于灰度图像.而伪随机编码投影图像具有特有的颜色特征,基于此种投影编码图片提出了一种新配准方法,对于此类图像能进行很好的配准.     

一种新的红外焦平面器件非均匀性校正技术研究

在分析了红外焦平面阵列响应特性的基础上,提出了一种新的基于图像配准技术的"S"型曲线正交拟合算法,对红外焦平面阵列非均匀性进行自适应校正.仿真结果表明,该方法能有效地消除CCD像元响应不一致给图像带来的干扰,得到清晰的图像.     

九谱段焦面配准测试仪的研制

多通道焦面遥感相机通道间的配准是相机总装定焦过程中的关键技术,通道间的配准精度决定了后续通道融合后的遥感图像质量。设计并完成了一套用于解决九谱段双通道焦面配准的测试仪。积分球照明一条狭缝,经平行光管成像在无穷远,照明九谱段相机,在相机焦面上得到一个竖直放大的狭缝像。四谱段、五谱段线阵探测器分别位于双通道焦平面上,分别调整双通道焦面的位置,计算四谱段、五谱段探测器上狭缝像的质心位置,通过质心位置来评价通道间像元的对准精度。该仪器解决了多通道焦面遥感相机通道间的配准问题,配准精度达亚像元量级,保证了通道融合后的图像质量。     

基于控制点的多光谱图像自动配准研究

针对同类传感器多光谱图像的配准,提出了一种快速有效的图像自动配准方法。该方法采用Forstner算子分别从参考图像和配准图像提取控制点,再利用基于灰度相关的算法匹配同名像点,然后利用同名像点求解仿射变换参数,实现多光谱图像的配准。通过液晶光谱相机成像实验对该方法进行验证,结果证明了该方法处理速度快,配准精度高。     

Optimized hierarchical block matching for fast and accurate image registration

Recently the camera resolution has been highly increased, and the registration between high-resolution images is computationally expensive even by using hierarchical block matching. This paper presents a novel optimized hierarchical block matching algorithm in which the computational cost is minimized for the scale factor and the number of levels in the hierarchy. The algorithm is based on a generalized version of the Gaussian pyramid and its inter-layer transformation of coordinates. The search window size is properly determined to resolve possible error propagation in hierarchical block matching. In addition, we also propose a simple but effective method for aligning colors between two images based on color distribution adjustment as a preprocessing. Simplifying a general color imaging model, we show much of the color inconsistency can be compensated by our color alignment method. The experimental results show that the optimized hierarchical block matching and color alignment methods increase the block matching speed and accuracy, and thus improve image registration. Using our algorithm, it takes about 1.28 s for overall registration process with a pair of images in 5 mega-pixel resolution.     

基于小波变换的红外偏振图像融合算法

为了改善红外图像质量、提高人造目标的可识别率,基于偏振度图像能够较好地凸显人造目标,偏振角较好地描述不同物体表面取向,I图像能反映场景的强度信息的特征,采用对红外图像进行偏振图像融合的算法,即先通过红外热像仪和偏振片拍摄到偏振角度为0°,60°和120°3幅红外图像,再通过计算得到I,Q,U图像,进而得到偏振度图像和偏振角图像,最后对I图像、偏振度和偏振角图像进行红外偏振图像融合,得到高质量的红外偏振图像,由理论分析得到了各个图像的性能指标数据。结果表明,基于小波变换的红外偏振图像融合算法得到的图像数据合理,达到了改善红外图像质量和提高图像中的人造目标的可识别率的目的。     

Adaptive homogeneity-directed demosaicing algorithm.

A cost-effective digital camera uses a single-image sensor, applying alternating patterns of red, green, and blue color filters to each pixel location. A way to reconstruct a full three-color representation of color images by estimating the missing pixel components in each color plane is called a demosaicing algorithm. This paper presents three inherent problems often associated with demosaicing algorithms that incorporate two-dimensional (2-D) directional interpolation: misguidance color artifacts, interpolation color artifacts, and aliasing. The level of misguidance color artifacts present in two images can be compared using metric neighborhood modeling. The proposed demosaicing algorithm estimates missing pixels by interpolating in the direction with fewer color artifacts. The aliasing problem is addressed by applying filterbank techniques to 2-D directional interpolation. The interpolation artifacts are reduced using a nonlinear iterative procedure. Experimental results using digital images confirm the effectiveness of this approach.     

采用双目立体相机的实时集成成像拍摄系统

提出了一种基于双目立体相机的实时集成成像拍摄系统。不同于采用传统的摄像机阵列,该系统采用双目相机对三维场景进行拍摄,有效地简化了集成成像拍摄系统的结构。该系统首先利用双目相机获取三维场景的左右视差图,然后上传到图形处理器生成三维场景的高分辨率深度图,之后利用深度图和彩色纹理图在图形处理器中并行生成新视点视差图像,并利用像素映射算法生成高分辨率微图像阵列,实现实时的集成成像显示。实验中系统获取的深度图像素数目是微软Kinect2获取深度图像素数目的4.25倍,当系统运行在1 920 pixel1 080 pixel、99视点数的环境下,可实现三维场景的实时拍摄与显示,实验结果证明了所提系统的可行性。     

视场重合程度对分时偏振测量精度的影响

视场不完全重合是偏振测量的共性问题。视场不重合导致对目标探测时获取的偏振信息与真实的偏振信息存在差异,即产生伪偏振。造成分时偏振测量视场不重合的主要因素由两方面构成:仪器自身和仪器所搭载平台(飞机或卫星)的运动状态。首先介绍了偏振测量的基本原理,提出了视场重合程度影响偏振测量精度的原因;其次,结合国内外研究现状,提出了视场不重合的度量方法;再次,重点分析了星载背景下影响视场不重合的因素以及改进措施;最后以某星载偏振成像仪为例给出了分析结果并讨论。结果表明:采取补偿措施后由卫星平台造成的视场不重合程度远小于采取补偿前,仪器偏振测量精度得到了提高。     

基于图像边缘特征的深度上采样算法

针对低分辨率深度图像上采样容易导致边缘模糊问 题,提出了一种基 于图像边缘特征的深度上采样算法。一方面,利用相同低分辨率深度和彩色图像的相关性系 数,自适应调 节深度图像边缘上采样过程中深度和彩色的权重;另一方面,结合上采样值和低分辨率深度 图像中邻近像 素值,对低分辨率深度图像的不连续区域进行求精操作以进一步减少边缘模糊现象。实验结 果表明,本文算法 的性能优于近年文献中提出的算法。本算法上采样深度图像的平均坏点率(B PR)为2.07%,均方根误差(RMSE )为3.46,峰值信噪比(PSNR)为38.58dB,绘制 虚拟视点的平均PSNR为39.58dB。