多尺度、多角度异源遥感影像配准方法研究

针对具有显著尺度和角度差异的异源遥感影像配准中存在的问题,引入具有角度不变性和同一尺度的空间辅助圆,克服角度和尺度偏差;选取对异源影像的光谱差异具有高鲁棒性的归一化互信息测度,基于空间辅助圆提取统计特征进行区域配准。该方法还将同名特征点的搜索范围限制在辅助圆内,在保证算法搜索效率的同时提高了配准的精度。选取具有较大尺度和角度偏差的异源遥感影像进行实验,通过与基于空间辅助面的配准方法相比较,证明基于空间辅助圆的归一化互信息配准方法对角度和光谱偏差具有较高的鲁棒性,配准模型的精度小于一个像素。     

SAR图像多尺度配准的小波域等周割方法

研究在同一场景中不同时间和角度的图像配准问题,针对保证配准的精确性,给出了基于合成孔径雷达(SAR)图像小波域等周割多尺度分割的SAR图像多尺度配准方法.为了抑制噪声和配准精度,提出了SAR图像小波域等周割模型并给出模型的多尺度分割算法,以得到较为精确的轮廓特征,结合轮廓修正过程对每个小波分解层进行多尺度配准;并且,配准过程决定了分割中尺度因子的变化程度.小波分解的应用可有效降低搜索空间,在一定程度上加快配准速度,且使用修正后的轮廓特征信息,提高了配准精度.实验结果表明了方法的有效性,为图像配准技术提供了参考.     

结合不同光学影像结构信息的SIFT特征配准法

由不同传感器摄取的遥感影像由于成像模式、拍摄角度和分辨率不同,给两者之间的配准造成了很大的困难。针对这个问题,提出了基于结构信息的SIFT特征配准法,首先提取具有角度和尺度不变性的SIFT特征点,对其进行归一化处理,降低了不同光学传感器遥感影像色调差异大的影响;然后通过对SIFT匹配点对结构信息的一致性检验,增强了算法的鲁棒性;最后结合最小二乘法实现自动配准。选取了角度和尺度偏差较大的SPOT-5（Pan）与ASTER影像、SPOT-5（XS/XI）和TM影像两组数据进行实验。实验结果证明该算法对配准影像在角度、尺度和色调上的偏差具有较强的鲁棒性,可以取得较高的配准精度。     

基于隐含相似性的光学和SAR图像配准方法

异质图像配准是多源图像融合的关键步骤之一,通常需要精确提取和匹配图像的同名特征,这种同名特征在成像机理差异巨大的光学和SAR图像中进行提取和匹配十分困难,利用相同场景图像中的隐含相似性可以有效避开这一难点.为了对光学和SAR图像进行配准,提出了一种基于隐含相似性的光学和SAR图像配准方法,该算法首先选用高梯度幅值像素作为隐含特征点集,然后通过像素迁移来构建相似测度准则函数,并用遗传算法对准则函数解空间进行全局优化搜索来获取配准解,这样就将图像配准问题归于模型参数优化求解过程.实验结果表明,该方法有效可行,配准图像能达到像素级配准精度.     

高分辨率SAR影像同名点自动匹配技术

由于SAR工作原理跟光学遥感成像技术截然不同，而经典同名点匹配方法已不能完全满足SAR自动配准需要。为了快速有效地进行SAR影像配准，基于SAR影像自动配准技术的发展，提出了一种新颖的高分辨率SAR影像同名点自动匹配算法，该算法首先创建金字塔影像，同时在金字塔影像上回溯搜索，以确定初始变换函数类型及相应的变换参数；然后通过分层回溯逐层加密控制点来解求最佳变换函数类型及相应变换参数；最后在原始影像分辨率下修正同名点坐标，以获取最终匹配同名点对。这种分层回溯策略不仅很好地解决了同名点搜索计算复杂度问题，使获取的同名点对分布更趋均匀、精度更高，而且能确保每层变换函数达到全局最小二乘最优。另外，以高分辨率SAR影像为实验数据进行的实验结果表明，该同名点搜索算法不仅计算时间可由221s缩短至34s，而且可达到0．284636 pixels的配准精度。     

具有SIFT描述的多尺度角点图像配准

角点含有丰富的图像结构信息,在图像配准中是广泛应用的图像特征。Harris算法是经典的角点提取算法,Harris角点对图像旋转具有不变性,但对尺度变化敏感,在有尺度变化的图像配准中,应用受限。仿照SIFT特征点提取过程,提出了一种多尺度角点提取方法,提取的多尺度角点对图像旋转和尺度变化有很好的适用性。并用SIFT描述子描述,用光学及SAR图像进行了配准实验。结果表明,与SIFT、Harris算法相比,本文方法在保证配准精度的基础上,配准时间减少40%以上,特征点在配准过程中的利用率提高一倍多。     

一种多特征匹配的可见光与SAR图像配准算法

针对星载可见光与SAR图像配准中存在辐射差异大造成匹配精度低的问题,提出一种多特征匹配的可见光与SAR图像配准算法。基于多级配准策略,首先在低分辨率尺度下利用基于SIFT特征的方法求取初始变换,然后在原始分辨率下借助初始变换的引导在SAR图像上提取直线、区域等结构特征并完成与可见光图像相应特征的精确匹配。以3mTerraSAR卫星和1mIkonos光学卫星数据为例,实验结果表明该算法能够有效提升图像数据配准精度,具备良好的工程化应用基础。     

一种改进的SAR 与可见光图像的快速配准算法

针对基于尺度不变特征变换(SIFT)的合成孔径雷达(SAR)与可见光图像配准存在耗 时长、精度不高的问题,提出了SIFT 与快速近似最近邻搜索(FLANN)相结合的配准算法。首 先,针对SAR 图像存在的相干斑噪声做双边滤波(BF),在去噪的同时能够保护图像的边缘避免 被高斯函数模糊。其次,在高斯差分尺度空间检测特征点并生成SIFT 特征描述向量,利用 FLANN 算法实现高维向量空间中的快速匹配。最后,采用改进的抽样一致算法(PROSAC)剔除 误匹配进一步提高匹配正确率。实验结果表明该算法在配准的精度和速度上都优于原始的SIFT 算法。     

基于SIFT与互信息筛选优化的遥感影像配准

针对多源多尺度影像配准中存在误匹配率较高和配准精度较低的问题,提出了一种基于（Scale-Invariant Feature Transform SIFT）与互信息筛选优化的影像配准算法。首先,采用SIFT算法进行特征点提取,通过快速最近邻逼近搜索（Fast Approximate Nearest Neighbors Search Library,FLANN）算法完成待配准影像的粗匹配,其次,在初始匹配点周围建立4×4邻域,计算匹配点之间的互信息值,对互信息值较小的匹配点进行剔除,寻求筛选优化后的最优变换矩阵,最后输出与基准影像互信息值最大的配准后影像作为最佳配准结果。实验结果表明：该方法与SIFT算法相比可以有效地剔除误匹配点并提高了配准精度。该方法可以应用于多源多尺度遥感影像配准,能够有效地提高配准精度。     

基于跨接约束的高分辨率SAR 影像与光学影像配准

为了实现高分辨率SAR 影像与光学影像之间自动/半自动配准, 提出了一种新颖、稳健的匹配算法。算法首先利用仿射变换进行SAR 影像和光学影像粗匹配, 简化了整体算法的处理复杂度;然后利用影像边缘稳健性, 使用边缘提取算子分别对SAR 影像和光学影像进行边缘提取, 为后续精匹配做好了数据准备; 最后使用基于边缘纹理跨接约束进行影像之间精匹配, 方法引入了邻域配准约束机制, 很好的解决了经典匹配多峰值效应, 提高了算法稳健性和实用性。以国内机载高分辨率SAR 数据和SPOT 25 PAN 数据为例进行算法验证, 实验结果表明该算法能实现自动/半自动的高分辨率SAR 和光学影像之间的像素级配准。     

Applicability of the SIFT operator to geometric SAR image registration

The SIFT operator's success for computer vision applications makes it an attractive alternative to the intricate feature based SAR image registration problem. The SIFT operator processing chain is capable of detecting and matching scale and affine invariant features. For SAR images, the operator is expected to detect stable features at lower scales where speckle influence diminishes. To adapt the operator performance to SAR images we analyse the impact of image filtering and of skipping features detected at the highest scales. We present our analysis based on multisensor, multitemporal and different viewpoint SAR images. The operator shows potential to become a robust alternative for point feature based registration of SAR images as subpixel registration consistency was achieved for most of the tested datasets. Our findings indicate that operator performance in terms of repeatability and matching capability is affected by an increase in acquisition differences within the imagery. We also show that the proposed adaptations result in a significant speed-up compared to the original SIFT operator.     

一种基于结构特征边缘的多传感器图像配准方法

图像配准是多传感器图像融合等处理的前提. 本文以包含人造目标的合成孔径雷达(Synthetic aperture radar, SAR)图像和可见光图像为处理对象, 提出了一种基于结构特征边缘的多传感器图像配准方法. 该方法提取人造目标在两类图像中表现的共性特征---结构特征边缘, 并基于边缘匹配构造虚拟角点, 采用基于特征一致的粗配准方法和基于虚拟角点的精配准方法, 对待配准图像实现由粗到精的自动配准. 实验结果表明, 本文方法能够取得较高的配准精度.     

基于异常区域感知的多时相高分辨率遥感图像配准

在对多时相高分辨遥感图像进行配准时,由于成像条件差异,图像间存在的地物变化与相对视差偏移两类典型异常区域会影响配准精度。针对上述配准中存在的问题,提出一种基于异常区域感知的多时相高分辨率遥感图像配准方法,包括粗匹配和精配准两个阶段。尺度不变特征变换（SIFT）算法考虑到尺度空间属性,不同尺度空间提取的特征点在图像中对应不同大小的斑块,高尺度空间提取的特征点对应图像中的大斑点,其对应地物相对稳定、不易发生变化。首先,利用SIFT算法提取高尺度空间特征点完成图像快速粗匹配;其次,利用灰度相关性度量对图像块进行相对偏移量统计分类以感知视差偏移区域,同时结合空间约束条件,确定低尺度空间特征点的有效提取区域以及匹配点搜索范围,完成图像精配准。实验结果表明,将该方法用于多时相高分辨遥感图像配准,可有效抑制异常区域对特征点提取的影响进而提高配准精度。     

基于视觉特征的多传感器图像配准

多传感器图像配准在空间图像处理中有非常重要的应用价值,但同时也面临着多源空间数据各异性困难。考虑到图像配准过程中的多分辨率视觉特征,采用基于小波的多分辨率图像分解来指导从粗到细的配准过程,利用扩展的轮廓跟踪算法提取满足视觉特征的轮廓,在轮廓链码曲率函数的基础上实现基于傅里叶变换的多分辨率形状特征匹配。与已有的基于特征的图像配准算法进行实验比较,实验结果表明该方法对于从多传感器得到的异质图像具有良好的配准效果。     

Block-regression based fusion of optical and SAR imagery for feature enhancement

This paper focuses on the establishment of a pixel-level fusion framework for optical and synthetic aperture radar (SAR) images to combine these two types of remotely sensed imagery for feature enhancement. We have proposed a new fusion technique, namely block-based synthetic variable ratio (Block-SVR), which is a technique based on multiple linear regression of block regions to fuse optical and SAR imagery. In order to investigate the effectiveness of the method, the fusion results of a higher resolution airborne SAR image and a lower resolution multispectral image are presented. According to the fusion results, the fused images have enhanced certain features, namely the spatial and textural content and features that are invisible in multispectral images, while preserving colour characteristics. The spectral, spatial and textural effects of the presented algorithm were also evaluated mainly by visual and quantitative methods, and compared to those of intensity-hue-saturation (IHS), principal component analysis (PCA) and wavelet-based methods. During the implementation of the block-regression based technique there are at least two advantages. One is that the block-regression based technique drastically decreases the amount of computation, whereas regression of the whole scene image is almost impossible. The other, most important, advantage is that adjustment of regressed block size can result in different emphasis between preservation of spectral characteristics and enhancement of spatial and textural content. The larger the regression block, the more the spatial and textural details are enhanced. In contrast, the smaller the regression block, the more the spectral features are preserved. The assessments indicate that the block-regression based method is more flexible than others, because it can achieve a satisfactory trade-off between preservation of spectral characteristics and enhancement of spatial and textural content by selection of optimal block size with respect to visual interpretation and mapping. This paper also proposes a scheme for the fusion of SPOT5 panchromatic, XS images with airborne SAR images using the block-regression based technique.     

SAR与可见光图象匹配方法的研究

由于SAR和可见光成象传感器图象的物理特征不同,因此进行匹配难度很大。本文在深入分析了这两种传感器图象物理特征的基础上,提出了一种图象匹配的新方法。该方法运用形态学滤波方法去除SAR图象斑点噪声,利用图象的边缘特征进行匹配,并采用多分辨率分级搜索技术减少计算量,在对实验结果进行分析的基础上提出了搜索真实匹配位置的原则,大大提高了匹配的准确率。通过实验对SAR图象斑点噪声滤波和SAR与可见光图象匹配算法进行了验证,实验证明本算法的SAR图象去噪效果明显优于传统的Frost方法,图象匹配精度高,稳定性好。     

一种结合互信息和模板匹配的配准方法

传统的互信息法直接对大图进行互信息配准,容易出现局部极值并产生误匹配现象,针对该问题,提出一种将互信息与模板匹配相结合的配准方法,采用互信息为相似度准则进行图像的模板匹配,得到候选的匹配子图,通过待配准大图其余部分与模板和子图的空间关系,得到配准后的大图,分别计算按照各个候选子图配准情况下的待配准图的互信息,得到最大的互信息所对应的子图,确定最终的配准结果。实验结果表明,该方法在对灰度差较大的图像进行配准时,能够获得良好的效果。