图像配准在TDICCD拼接焦面精度检测中的应用

大视场遥感相机需要进行TDICCD拼接,对拼接焦面的精度要求非常苛刻,必须进行精确的精度检测以确保良好的成像质量。检测拼接焦面精度时,选取TDICCD封装中几何结构简单明显的标志图形作为模板,采用图像配准的方法进行标志图形定位,提出了最优步进两步模板匹配算法实现图像配准,得到各片TDICCD的拼接误差数据,所有配准过程耗时不超过350 ms。图像配准方法采用统一的客观模板检测多片小像元TDICCD的拼接焦面,检测结果表明该方法可将每一片TDICCD像元的位置定位精度提高30.6%。图像配准拼接精度检测避免了常规检测方法通过人眼观测读取数据所引入的主观误差,取得的检测结果更为精确,同时精度检测过程不需要人工干预,提高了拼接精度检测工作的效率。     

一种大视场TDICCD相机的多传感器图像配准方法

某大视场TDICCD相机采用多片TDICCD拼接,多通道输出全色和多光谱遥感图像,为了获得良好的融合和拼接效果,本文提出了一种基于双线性插值的空域互相关配准方法。首先,应用双线性插值算法对多光谱各谱段图像进行放大,得到和全色图像相同大小的多光谱图像。然后,采用空域互相关配准方法对多光谱各谱段图像和全色图像进行配准,并对有重叠像元的两通道图像进行拼接。实验结果表明,本文方法快速,抗噪性和鲁棒性较高,使大视场TDICCD相机多通道遥感图像配准取得了良好的效果。     

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。     

多模块相机视场合成配准的测试技术

随着对宽视场的需求和视场拼接技术的发展,多相机视场拼接系统在空间和工业上均有相关应用.为了满足对相机的高精度要求和图像实时获取需求,对多相机视场拼接系统进行了视场配准测试,并结合简单的图像拼接,检验配准后系统的成像性能.实验表明,多相机视场拼接配准测试能保证图像像质,并能优化图像拼接过程,适用于实时系统.     

星载拼接相机图像实时校正系统的研究

为了实时对多TDI-CCD拼接后获得准确与高质量的大视场图像,建立了多片TDI-CCD拼接相机像元实时校正系统.对该系统的图像拼接与灰度融合算法进行研究并对硬件实现方法加以介绍.对多片TDICCD拼接技术以及由此带来的图像错位与像元不均匀性进行了介绍,采用输出缓存技术实现拼接TDI-CCD奇偶片输出图像配准,应用比值平均法校正拼接片间的灰度不均匀性,实现实时大视场拼接校正.并将整套算法在Xilinx公司的Spartan 3系列的FPGA平台上实现,得以构成多TDI-CCD拼接校正系统.实验结果表明,该系统可以自动对3片2048像元的TDI-CCD拼接配准与灰度校正,获得清晰的大视场图像,满足系统实时性的要求.     

基于兴趣点检测和仿射变换模型的序列图像拼接

针对序列图像的拼接问题,提出了一种基于兴趣点检测和仿射变换模型的图像配准算法,利用Harris算子检测兴趣点,并引入灰度交叉匹配和兴趣点坐标离散度两级约束策略确定同名兴趣点,通过在图像间建立仿射变换模型实现图像的配准;提出了一种自适应加权归一化函数对拼接图像进行处理,消除由于图像间灰度差异而导致的拼接缝。实验结果表明算法具有较高的配准精度和良好的像素融合效果。     

基于区域特征与灰度交叉相关的序列图像拼接

针对具有平移、旋转、缩放变换的序列图像连续拼接,提出一种将基于区域特征的配准算法和基于灰度交叉相关的配准算法相结合的拼接算法。该算法用迭代阈值分割算法提取区域．利用区域特征进行配准,建立初始的同名区域对;然后以同名区域对的质心点作为特征点,基于图像的灰度信息,选择交叉相关准则作为度量;最后得到图像间的精确变换关系,实现序列图像的拼接。实验结果表明,算法配准率高,鲁棒性强。     

航空摇摆图像组的配准拼接算法

随着航空遥感应用的不断扩大和要求的不断提高,如何扩大航空遥感拍摄的视场成为越来越关注的问题,改进航空遥感相机的拍摄方式成为扩大拍摄视场的一种重要方法.航空摇摆相机将固定式拍摄方式改为运动式拍摄方式,将每一个拍摄点拍一幅图像改为每一个拍摄点拍三幅成像平面不同但具有部分区域重叠的图像,然后通过将这三幅图像组成的图像组拼接起来得到视场更大的图像.深入研究了航空摇摆相机的摇摆模型,提出了一种摇摆图像组的配准拼接算法.实验结果表明:该摇摆图像组配准拼接算法具有良好的配准拼接效果.     

一种遥感相机的CCD交错拼接方法研究

随着技术的不断进步,遥感相机也向着宽谱段、大覆盖范围的方向发展.由于现有CCD的像元数有限,不能满足覆盖大视场的要求,需要对其进行拼接.通过分析现有拼接技术的优缺点,本文设计了一种不同于传统机械拼接与光学拼接的交错式机械拼接方法,并针对某可见、近红外宽谱段相机采用两片TDICCD进行了交错式机械拼接实验.实验结果表明,该方法的搭接误差小于2μm,平行误差小于3μm,共面误差小于6μm,满足相机的成像要求,并可在相机焦平面拼接的研究与实践中推广使用.     

光学拼接系统中基于模板的图像配准

为了扩大成像系统的视场,设计了一套视场拼接系统。系统中,整个像面被分割成4部分,并分别由4个图像传感器接收,将4幅图像拼接可以获得完整的图像。将基于特征点的图像配准算法应用到光学拼接系统中,实现4幅图像的配准。由于4幅图像边缘有较严重的渐晕现象,为了提高图像配准的稳定性,提出了基于模板匹配的配准算法。将模板法和直接配准法的结果进行了对比,实验表明,模板法能够给出稳定的配准结果,从而能够保证配准的精度。     

采用各向异性尺度空间的遥感图像配准

基于多特征点的遥感图像配准方法应用在油田遥感图像上时,很难为其找到足够多的正确对应关系且花费时间也较长.为此,提出了基于各向异性尺度空间的遥感图像配准方法.该算法首先使用自适应的侧窗滤波技术构建各向异性尺度空间,然后采用改进的邻域分块思想进行特征描述,最后使用增强的匹配点过滤增加特征点匹配的数量.实验结果表明,所提方法不仅保证了配准精度在90％以上,而且在速度上比原算法提高了10％以上.     

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。     

最优控制点选取的遥感图像亚像素配准算法

分析了已有图像配准算法应用遥感图像配准方面的面临的问题,针对提高不同模态遥感图像配准精度问题,提出了一种人工辅助多模态图像配准算法。该算法首先由人工对待配准图像(测试图像)和参考图像输入控制点,利用高斯差分算子确定测试图像极值点;其次利用投影变换和最小线性平方差算法计算双边平均配准误差;最后,根据配准误差自动对控制点进行亚像素调整,取得亚像素级控制点匹配,实现遥感图像精确配准。实验结果表明,该算法具备更高的配准精度。      

空间遥感器线阵与面阵探测器共基板焦面组件设计

空间遥感器的焦面组件是空间遥感器的一个关键部组件,完成光信号到电信号的转变功能,要求其具有高拼接精度、高稳定性和高度轻量化的性能。针对某深空探测遥感器兼具推扫成像和凝视成像的功能需求,设计了一种线阵面阵探测器共基板的焦面组件,主要包括焦面基板、CCD组件、CMOS组件和视频处理电路板等。通过合理的布局,在一块焦面基板上完成了三片CCD芯片和两片CMOS芯片的布局设计,结构紧凑,散热效果好,同时利用铜片分割和电箱结构覆盖的手段提升了焦面组件的电测兼容性能。完成焦面组件的拼接,CCD探测器的搭接误差优于±2 μm,各个探测器的共线和平行度误差优于±2 μm,共面度误差优于±2.5 μm。最终,对焦面组件开展了力、热环境试验,探测器的共线、平行度和共面度误差均无变化,表明焦面组件具有足够高的拼接精度和稳定性,焦面组件的基频为135 Hz,具有足够高的动态刚度,同时,还对整机进行了电磁兼容试验,性能良好。     

一种基于对称性边缘的多光谱图像配准方法

多光谱成像技术是遥感领域的一项重要技术。多光谱图像配准技术可以提高遥感图像的应用效率和能力。基于边缘结构在多光谱图像中较为稳定这一特性,提出了一种基于对称性边缘的多光谱图像配准方法,该方法主要包含“图像比例调整”、“对称性边缘提取”和“互信息配准”等三个步骤。基于天宫二号宽波段成像仪的遥感数据设计了一种多子图配准方案,验证了所提方法在可见光、短波红外和长波红外三个谱段之间图像配准的有效性。设置对比实验,将所提配准方法与其他多光谱图像配准方法进行比较,结果表明该方法在天宫二号宽波段遥感图像的配准中具有较高的精度。     

航天大视场遥感相机畸变测试方法

航天遥感相机的畸变作为相机的重要参数,其测试精度直接关系到相机获取图像后的图像处理精度。对于航天非测绘遥感相机,在设计之初往往对其光学系统的畸变设计要求没有测绘相机高,其光学系统的畸变一般会比较大,需要对此类遥感相机,特别是视场较大的遥感相机的畸变进行精确测试,为其在轨飞行检校提供比较精确的初始条件。文中在经典的精密测角方法的基础上,建立了针对大畸变航天遥感相机的数学模型,针对视场较大、弧形畸变较大的测试难点提出了合理可行的测试思路,完成了被测相机的高精度畸变测试,取得了理想的效果。实际测试结果表明:畸变测试精度优于1.8 m （1）,可以满足被测相机的高精度畸变测试需求,对航天非测绘大视场遥感相机畸变测试有参考借鉴意义。     

基于椭圆傅里叶描述子的遥感图像配准算法

传统的基于点特征的图像配准算法在遥感图像配 准时提取的特征点数量大、分布密,易产生误匹配,导致特 征匹配的效率和精度低。为此,本文利用椭圆傅里叶描述子(EFD)能较好保留 形状信息的特点,提出了一种基于EFD的 图像配准算法,根据匹配的边界对预估变换参数,给出特征搜索范围,从而有效地提 高特征搜索的效率。实 验结果表明,所提出算法能有效抑制误匹配的产生,提升特征匹配的效率,尤其是对于纹理 丰富的大尺寸图像,提 升效果更加明显,验证了本文算法对遥感图像配准的适用性。     

轻小型空间遥感相机精密调焦机构设计与试验

空间遥感相机在发射过程中及其在轨运行时,由于大气压力、温度、力学环境等的变化,导致焦面离焦。为了满足成像质量要求,相机在空间投入使用之前必须对偏离的焦面进行校正。针对轻小型空间相机的使用特性及要求,设计了一套调焦范围3 mm的像面移动式调焦机构,质量仅为3.25 kg。利用蜗杆传动的自锁性,防止焦面组件在外力作用下发生窜动。选用微型精密级直线滚动导轨保证CMOS靶面的直线性精度。同时利用光电编码器（16位）实时反馈靶面的位置信息,以保证其定位精度。对调焦机构进行了理论分析、动力学分析及试验验证、精度测试及分析、焦面标定试验等。试验结果表明:调焦机构的一阶固有频率为182.7 Hz,可以有效地避免共振现象;CMOS靶面的直线性精度优于20,定位精度优于4.2 m,满足调焦精度要求;焦面标定试验验证了调焦机构设计的有效性,满足了空间遥感相机的成像质量要求。     

异分辨率高光谱图像的空间配准

近年来,高光谱成像仪迅速发展,可应用于越来越多更复杂的应用场景。人们对遥感图像处理精度等方面提出了更高的要求。图像配准作为遥感图像处理的重要步骤,对遥感图像的后续处理至关重要。遥感图像的配准方式很多,目前比较成熟的配准方式大多集中在不同传感器、相同分辨率下的配准;对于不同传感器、不同分辨率的遥感图像配准成果很少,所以本文对此进行了研究。提出了基于边缘特征寻找同名点的遥感图像配准算法,得到了图像配准结果,并对其进行了验证。相对于现有的配准算法,本文算法使得不同传感器、不同分辨率的遥感图像的配准精度大大提高。