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SIFT和NCC的多源遥感影像配准方法

针对多源遥感影像的配准,提出了一种结合SIFT算法和归一化互相关（NCC）匹配算法的配准方法。该方法采用SIFT算法提取特征点并进行匹配得到一定数量的特征点对后,利用SIFT特征点的尺度和方向信息对NCC进行改进,进一步从未能匹配的特征点中获取匹配点对,经粗差滤除后得到有效的匹配特征点对,随之进行影像配准。方法结合了SIFT算法和NCC算法的优点,解决了多源遥感影像因辐射差异和几何差异造成的难以正确配准的问题。实验结果表明,算法具有较强的鲁棒性,并取得了较好的配准精度。     

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SIFT点特征和Canny边缘特征匹配的多源遥感影像配准研究

针对多源遥感影像的配准,提出了一种结合SIFT点特征和Canny边缘特征匹配的配准算法。该算法首先采用SIF7算法提取点特征并进行影像粗配准,在获得初始仿射变换参数后,采用Canny算法提取边缘特征,并采用成本函数法进行边缘点匹配,经粗差滤除后得到有效的匹配特征点对,随之进行影像精配准。该算法结合了SIFT、算法和Canny算法的优点,解决了多源遥感影像因辐射差异和几何差异造成的难以正确配准的问题。实验结果表明,算法具有较强的鲁棒性,并取得了较好的配准精度。     

SIFT算法优化及其在遥感影像配准中的应用

针对传统尺度不变特征转换(scale invariant feature transform,SIFT)方法在处理存在角度偏差的图像配准数据时得到的配准点对数量低以及配准精度不高的问题,提出一种基于多角度归一化互相关法优化的SIFT遥感图像配准方法。以相关性系数为标准确定图像最佳配准位置,进行角度校正;用SIFT算法进行特征提取和特征匹配,并结合随机抽样一致性算法(random sample consensus,RANSAC),剔除错误配准点,以提高配准精度。实验表明,该实验配准方法比单一的SIFT配准方法得到数量更多且精度更高的特征点对,结果显示SIFT配准点对数量平均提高24.5倍,RANSAC算法确定的正确配准点对平均调高86.8倍。     

基于虚拟搜索窗口的光学和SAR影像配准

光学和SAR影像的成像机理及像元表现形式互不相同,给两者的精配准造成很大困难。针对上述问题,提出基于虚拟搜索窗口的区域配准法,根据配准影像的空间特征,构建虚拟搜索窗口,将空间特征和灰度统计特征结合用于光学和SAR影像的自动配准,在保证算法搜索效率的同时提高配准精度。选取具有较大尺度和角度偏差的RADARSAT-2与ASTER影像进行实验,结果证明该算法对光学和SAR影像之间的角度和尺度偏差具有较强的鲁棒性,配准精度小于一个像素。     

尺度不变特征转换算法的多源SAR影像匹配

鉴于直接利用SIFT算法进行SAR影像间的匹配不能得到很好的效果,考虑SIFT算法在应对噪声以及对镜像影像进行匹配的局限性,提出了针对SAR影像之间匹配的SIFT算法预处理。首先利用影像与影像之间的空间信息进行匹配,之后利用SIFT算法进行局部特征点匹配,通过采用RANSAC进行错配点的去除,实现SAR影像的高精度配准。实验结果表明,该文提出的预处理以及错配点的去除为利用SIFT算法进行SAR影像的匹配提供了可能。     

尺度不变特征转换算法的多源SAR影像匹配

鉴于直接利用SIFT算法进行SAR影响间的匹配不能得到很好的效果,考虑SIFT算法在应对噪声以及对镜像影像进行匹配的局限性,提出了针对SAR影像之间匹配的SIFT算法预处理。首先利用影像与影像之间的空间信息进行匹配,之后利用SIFT算法进行局部特征点匹配,通过采用RANSAC进行错配点的去除,实现SAR影像的高精度配准。实验结果表明,该文提出的预处理以及错配点的去除给利用SIFT算法进行SAR影像的匹配提供了可能。     

利用混合特征的多视角遥感图像配准

目的 多视角遥感图像配准是遥感图像处理领域的一项关键技术,其目的是精确获取图像间被测区域发生的几何变换关系。由于航拍视角变化以及地物的空间分布和几何形状的复杂度,多视角遥感图像间会产生非刚性畸变问题,增加了图像配准的难度,为此本文提出一种利用遥感图像SIFT（scale-invariant feature transform）特征点阵的全局和局部几何结构特征进行多视角遥感图像配准的算法。方法 通过增加对SIFT点阵的几何结构特征描述以及利用SIFT点阵间全局与局部几何结构特征的互补关系,提升存在非刚性畸变的多视角遥感图像配准精度。 结果 实验使用谷歌地球的卫星影像数据以及无人机航拍遥感数据对本文算法进行了测试,并与3种同类算法（SIFT、SURF（speeded-up robust features）、CPD（coherent point drift））进行对比实验,本文算法在存在非刚性畸变的多视角遥感图像配准中能够有效地提升SIFT特征点阵的配准精度,从而获得更加准确的多视角遥感图像配准结果。结论 本文实现了一种结合SIFT特征点阵的全局和局部几何结构特征进行多视角遥感图像配准的算法,实验结果表明了该方法对存在非刚性畸变的多视角遥感图像能够有效地进行配准,可适用于同源多视角情况下的遥感图像配准问题。     

基于SIFT特征遥感影像自动配准与拼接

将SIFT特征用于遥感及航拍影像的配准和拼接,并针对RANSAC算法在SIFT特征匹配中效率低、同时还需要估计内点噪声均方差作为误差数据的门限等不足,采用一种基于投影的M估计算法,利用最优化准则和输入数据的内在联系绕开鲁棒估计对噪声均方差的依赖性。实验结果表明,对航空和航天遥感影像SIFT特征在一定程度的视点变化、光照变化、分辨率不同等情形下,该方法具有稳定、快速、可靠等特点。M估计则有效地解决了对于不同输入数据的门限选择,真正实现了无人工干预的自动配准。     

多分辨率图像序列的超分辨率重建

针对不同焦距下拍摄的多分辨率尺度的图像序列,本文提出了一种基于尺度不变特征转换(Scale invariant feature transform, SIFT)和图像配准的超分辨率(Super resolution, SR)图像盲重建算法.首先提取图像SIFT特征点,然后用向量夹角余弦进行特征描述符向量的初匹配,并用随机抽样一致性 (Random sample consensus, RANSAC)算法消除误匹配提高配准精度.计算变换参数后,将低分辨率图像(Low-resolution, LR)像素点映射到高分辨率(How-resolution, HR)网格,最后利用像素可信度加权算法填充缺失像素值,重建更高分辨率的图像.实验表明, 本文算法能精确估计图像序列的缩放因子,可以有效处理仿射变换模型,对配准误差也具有一定的鲁棒性.算法从实质上提高了多分辨率尺度图像序列的分辨率,尤其在低分辨率帧数较少可用于重建的信息量严重不足时也能获得比较满意的重建效果.     

一种基于SIFT特征的快速逐层遥感图像配准方法

当前SIFT特征分层配准方法中存在特征点匹配复杂度高以及不同时相地物变化导致特征点误匹配等问题,提出一种基于SIFT特征的“低分辨率配准\,高分辨率验证”快速逐层遥感图像配准方法。该方法针对同源同分辨率不同时相的遥感图像,通过在金字塔的低分辨率图层匹配特征点对并建立仿射变换模型,在金字塔的高分辨率图层评估并修正模型。实验表明：提出的方法在保证配准精度的前提下,有效提高了配准算法的效率。
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航空遥感图像拼接算法及其精度评价

针对航空遥感成像范围小、视差角大的特点,提出一种航空遥感图像拼接算法。通过估算图像相对方位矩阵,使用透视变换实现图像校正,解决大视差角下的畸变问题。利用SIFT算法和基于概率密度的错误匹配点剔除方法,实现高精度图像配准,并通过小波变换完成图像融合工作。实验结果表明,在不同地表情况下,该算法的拼接性能均优于传统SIFT算法。     

Assessment of multi-resolution and multi-sensor data for urban surface temperature retrieval

Data from three thermal sensors with different spatial resolution were assessed for urban surface temperature retrieval over the Yokohama City, Japan. The sensors are Thermal Airborne Broadband Imager (TABI), Advanced Spaceborne Thermal Emission and Reflection Radiometer (ASTER) and MODerate resolution Imaging Spectroradiometer (MODIS). Two algorithms were developed for land surface temperature (LST) retrieval from TABI image and ASTER thermal infrared (TIR) channels 13 and 14. In addition, ASTER LST and MODIS LST products were also collected. All the LST images were assessed by analyzing the relationship between LST and normalized difference vegetation index (NDVI) and by spatial distributions of LST profiles, derived from typical transects over the LST images. In this study, a strong negative relationship between LST and NDVI has been demonstrated although the degree of correlation between NDVI and LST varies slightly among the different LST images. Cross-validation among the LST images retrieved from the three thermal sensors of different spatial resolutions indicates that the LST images retrieved from the 2 channel ASTER data and a single band TABI thermal image using our developed algorithms are reliable. The LST images retrieved from the three sensors should have different potential to urban environmental studies. The MODIS thermal sensor can be used for the synoptic overview of an urban area and for studying urban thermal environment. The ASTER, with its TIR subsystem of 90-m resolution, allows for a more accurate determination of thermal patterns and properties of urban land use/land cover types, and hence, a more accurate determination of the LST. In consideration of the high heterogeneity of urban environment, the TABI thermal image, with a high spatial resolution of 2 m, can be used for rendering and assessing complex urban thermal patterns and detailed distribution of LST at the individual house level more accurately.     

基于SIFT特征和广义紧互对原型对距离的遥感图像配准方法

主要讨论SIFT(Scale Invariant Feature Transform)及其在遥感图像配准中的应用。首先介绍了基于特征点的遥感图像配准的一般框架;针对基于特征点的遥感图像配准中的两个基本问题-鲁棒的特征点提取和特征点匹配,提出了基于SIFT特征点和广义紧互对原型对距离的遥感图像配准新方法,并通过“广义紧互对原型对”的概念,为不同的特征点匹配方法建立了联系。与已有的相关工作相比,该方法可以得到更多的匹配点对和正确的匹配点对。数值试验证明了该方法的有效性和鲁棒性。     

基于SIFT的POCS图像超分辨率重建

针对传统的POCS图像超分辨率重建算法中广泛使用的基于改进的Keren配准算法,对于序列帧间存在剪切和非均匀尺度变换现象时,很难做到精确的亚像素级配准,文中讨论了一种基于SIFT算法的POCS序列图像超分辨率重建算法。首先利用SIFT算法提取序列帧与参考帧间的SIFT关键点对,随后选取匹配关键点对,通过RANSAC去除误配点的同时估算出六参数仿射变换参数,最后使用POCS重建算法得到最终的重建结果。实验结果表明：该方法能有效地解决因运动估计不准而引起的重建图像效果不好的问题,特别是在序列帧间存在剪切和非均匀尺度变换现象时,重建效果明显好于传统的POCS算法,具有更强适应性。     

基于改进的SIFT算法的红外图像配准

电路板红外图像具有分辨率低、对比度低、信噪比低、视觉效果模糊的特点,目前的图像配准算法用于电路板红外图像配准时,运算时间长且匹配准确度低.针对电路板红外图像的特点,梳理了图像配准方面的国内外研究现状,分析了SIFT算法的基本原理,对原有的SIFT算法进行了修改.对特征点的提取方式进行了改进,减少了不必要的特征点;改进了特征点的描述符,降低了特征向量的维数;在特征点匹配的时候加入了分层阈值.对改进的算法进行了一系列的测试,针对三对电路板的红外图像进行配准,实验结果表明,相比于传统的SIFT算法,改进的SIFT算法在进行电路板红外图像配准的时候,匹配的准确率和运算时间得到了很大的提升,为电路板红外图像的配准提供了新的方法.     

Wavelet-based image registration technique for high-resolution remote sensing images

Image registration is the process of geometrically aligning one image to another image of the same scene taken from different viewpoints at different times or by different sensors. It is an important image processing procedure in remote sensing and has been studied by remote sensing image processing professionals for several decades. Nevertheless, it is still difficult to find an accurate, robust, and automatic image registration method, and most existing image registration methods are designed for a particular application. High-resolution remote sensing images have made it more convenient for professionals to study the Earth; however, they also create new challenges when traditional processing methods are used. In terms of image registration, a number of problems exist in the registration of high-resolution images: (1) the increased relief displacements, introduced by increasing the spatial resolution and lowering the altitude of the sensors, cause obvious geometric distortion in local areas where elevation variation exists; (2) precisely locating control points in high-resolution images is not as simple as in moderate-resolution images; (3) a large number of control points are required for a precise registration, which is a tedious and time-consuming process; and (4) high data volume often affects the processing speed in the image registration. Thus, the demand for an image registration approach that can reduce the above problems is growing. This study proposes a new image registration technique, which is based on the combination of feature-based matching (FBM) and area-based matching (ABM). A wavelet-based feature extraction technique and a normalized cross-correlation matching and relaxation-based image matching techniques are employed in this new method. Two pairs of data sets, one pair of IKONOS panchromatic images from different times and the other pair of images consisting of an IKONOS panchromatic image and a QuickBird multispectral image, are used to evaluate the proposed image registration algorithm. The experimental results show that the proposed algorithm can select sufficient control points semi-automatically to reduce the local distortions caused by local height variation, resulting in improved image registration results.     

基于标准化欧式距离的双向特征匹配算法研究

基于特征的匹配算法是图像配准的重要内容,针对传统SIFT匹配法存在的重复匹配、多对一匹配、正确率不高等问题,本文提出了基于标准化欧式距离的双向特征匹配算法。该算法首先通过SIFT算法对特征点进行提取,然后用标准化欧氏距离对特征描述符进行度量,接着采用双向特征匹配算法对特征点进行匹配,最后以RANSAC算法对匹配对进行提纯。实验结果表明,使用标准化欧氏距离进行双向匹配,具有更高的准确率。