基于多尺度三维频域卷积特征的多模遥感图像配准方法技术

本发明专利技术公开了一种基于多尺度三维频域卷积特征的多模遥感图像配准方法，包括：获取基准图像和待配准图像；采用基于二维Log

【技术实现步骤摘要】
基于多尺度三维频域卷积特征的多模遥感图像配准方法


[0001]本专利技术属于图像处理领域，具体涉及一种基于多尺度三维频域卷积特征的多模遥感图像配准方法。

技术介绍

[0002]近年来，传感器成像技术日渐成熟，涌现出海量的图像数据。遥感图像以其便捷、直观等优势，成为人们观察、描述和分析地表特征的有效手段之一。在此背景下，面对不同模态、不同谱段、不同分辨率以及不同时相的多传感器图像，如何将其所包含的信息进行整合使用，成为了图像处理领域的一个热点话题。
[0003]图像配准技术是实现异源图像信息整合的重要环节，在弹体定位、航空制导、计算机视觉、模式识别、遥感技术、医学、气候学等军事和民用领域应用广泛。其中，异源图像的配准技术可以弥补单一传感器图像在图像配准技术中的不足，是当前图像配准
的研究热点。该技术是指将具有分辨率差异、视角差异、时相差异以及辐射差异的同一场景所对应的图像进行空间对齐。其中，辐射差异和噪声干扰是影响异源图像配准性能的主要因素，同样也是该
的重难点。异源图像配准研究中，如何提取基准图像和实时图像之间的稳定同名特征是能否成功实现异源图像配准的关键之处。
[0004]现有技术中，实现异源图像配准主要基于异源图像的空域特征之间的相似性度量实现，其中典型的空域特征为图像的梯度特征。通过点特征提取算子从异源图像中获取其各自的特征点集，然后对每个特征点构建局部描述子，基于特征点的描述子在异源图像间寻找存在有效相似度映射关系的同名特征，从而实现异源图像的配准。
[0005]然而，图像的梯度特征等空间特征对于具有辐射差异的异源图像表现出不稳定性，导致在有些配准场景下(如多模遥感图像配准)的配准效果并不理想。

技术实现思路

[0006]为了解决现有技术中所存在的上述问题，本专利技术提供了一种基于多尺度三维频域卷积特征的多模遥感图像配准方法。
[0007]本专利技术要解决的技术问题通过以下技术方案实现：
[0008]一种基于多尺度三维频域卷积特征的多模遥感图像配准方法，包括：
[0009]获取多模遥感图像；所述多模遥感图像包括基准图像和待配准图像；
[0010]采用基于二维Log
‑
Gabor函数的空间域滤波器分别对所述基准图像和所述待配准图像进行相位一致性测量，得到每张图像在不同角度不同尺度下的相位一致性响应信息和卷积响应值；
[0011]基于图像的相位一致性响应信息，计算图像的最小矩和最大矩，并将所述最小矩和所述最大矩进行叠加，得到图像对应的相位一致性叠加矩图像；
[0012]对每张图像在不同角度不同尺度下的卷积响应值中，在相同角度不同尺度下的卷积响应值进行累加，得到该图像对应的三维频域卷积响应通道图；
[0013]对图像对应的相位一致性叠加矩图像进行特征点检测，并将检测到的特征点位置信息作为该图像对应的三维频域卷积响应通道图的特征点位置信息；
[0014]基于所述三维频域卷积响应通道图以及所述三维频域卷积响应通道图的特征点位置信息，对所述基准图像和所述待配准图像进行配准。
[0015]可选地，所述基于二维Log
‑
Gabor函数的空间域滤波器是通过如下方式构建的：
[0016]构建二维Log
‑
Gabor频率滤波器；
[0017]对所述二维Log
‑
Gabor频率滤波器进行傅里叶逆变换，得到基于二维Log
‑
Gabor函数的空间域滤波器。
[0018]可选地，所述采用基于二维Log
‑
Gabor函数的空间域滤波器分别对所述基准图像和所述待配准图像进行相位一致性测量，得到每张图像在不同角度不同尺度下的相位一致性响应信息和卷积响应值，包括：
[0019]针对所述基准图像和所述待配准图像中的每张图像，将该图像与所述空间域滤波器的偶对称Log
‑
Gabor小波和奇对称Log
‑
Gabor小波分别进行卷积，得到对应于所述偶对称Log
‑
Gabor小波的第一响应分量和对应于所述奇对称Log
‑
Gabor小波的第二响应分量；
[0020]利用所述第一响应分量和所述第二响应分量计算该图像在不同角度不同尺度下的振幅分量，作为该图像在不同角度不同尺度下的所述卷积响应值；
[0021]将所述第一响应分量、所述第二响应分量以及所述振幅分量代入预设的二维相位一致性模型，计算该图像在不同角度不同尺度下的相位一致性响应信息；
[0022]所述二维相位一致性模型为：
[0023][0024][0025][0026][0027][0028]其中，用I(x,y)表示所针对的图像，PC(x,y)表示该图像I(x,y)的相位一致性响应信息，A
so
(x,y)表示该图像I(x,y)在尺度s、方向o下的所述振幅分量，e
so
(x,y)表示该图像I(x,y)在尺度s、方向o下的所述第一响应分量，o
so
(x,y)该图像I(x,y)在尺度s、方向o下的所述第二响应分量，w0(x,y)为用于频率扩展的预设加权因子，T为预设的噪声补偿项，ξ是用于防止所在分式的分母为零的常数，表示对A
so
(x,y)Δφ
so
(x,
y)
‑
T向下取整。
[0029]可选地，对图像对应的相位一致性叠加矩图像进行特征点检测，包括：
[0030]采用分块特征检测法对图像对应的相位一致性叠加矩图像进行特征点检测。
[0031]可选地，采用分块特征检测法对图像对应的相位一致性叠加矩图像进行特征点检测，包括：
[0032]将图像对应的相位一致性叠加矩图像划分为多个大小相同的图像块；
[0033]针对每个所述图像块，利用Harris角点检测算子计算每个像素点的Harris响应值，并将Harris响应值超过预设阈值的、最大的前n个像素点作为特征点；n为预设的正整数。
[0034]可选地，基于所述三维频域卷积响应通道图以及所述三维频域卷积响应通道图的特征点位置信息，对所述基准图像和所述待配准图像进行配准，包括：
[0035]根据第一辅助图像的每个特征点的位置信息分别构建模板窗口，并分别利用每个模板窗口在第二辅助图像中滑窗搜索同名点，得到匹配点对集合；
[0036]其中，所述第一辅助图像为所述基准图像对应的三维频域卷积响应通道图，所述第二辅助图像为所述待匹配图像对应的三维频域卷积响应通道图。
[0037]可选地，所述利用每个模板窗口在第二辅助图像中滑窗搜索同名点，包括：
[0038]利用每个模板窗口在第二辅助图像的感兴趣区域内滑窗搜索同名点；
[0039]其中，所述感兴趣区域通过对所述模板窗口进行扩展得到。
[0040]可选地，所述分别利用每个模板窗口在第二辅助图像中滑窗搜索同名本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于多尺度三维频域卷积特征的多模遥感图像配准方法，其特征在于，包括：获取多模遥感图像；所述多模遥感图像包括基准图像和待配准图像；采用基于二维Log
‑
Gabor函数的空间域滤波器分别对所述基准图像和所述待配准图像进行相位一致性测量，得到每张图像在不同角度不同尺度下的相位一致性响应信息和卷积响应值；基于图像的相位一致性响应信息，计算图像的最小矩和最大矩，并将所述最小矩和所述最大矩进行叠加，得到图像对应的相位一致性叠加矩图像；对每张图像在不同角度不同尺度下的卷积响应值中，在相同角度不同尺度下的卷积响应值进行累加，得到该图像对应的三维频域卷积响应通道图；对图像对应的相位一致性叠加矩图像进行特征点检测，并将检测到的特征点位置信息作为该图像对应的三维频域卷积响应通道图的特征点位置信息；基于所述三维频域卷积响应通道图以及所述三维频域卷积响应通道图的特征点位置信息，对所述基准图像和所述待配准图像进行配准。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于二维Log
‑
Gabor函数的空间域滤波器是通过如下方式构建的：构建二维Log
‑
Gabor频率滤波器；对所述二维Log
‑
Gabor频率滤波器进行傅里叶逆变换，得到基于二维Log
‑
Gabor函数的空间域滤波器。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述采用基于二维Log
‑
Gabor函数的空间域滤波器分别对所述基准图像和所述待配准图像进行相位一致性测量，得到每张图像在不同角度不同尺度下的相位一致性响应信息和卷积响应值，包括：针对所述基准图像和所述待配准图像中的每张图像，将该图像与所述空间域滤波器的偶对称Log
‑
Gabor小波和奇对称Log
‑
Gabor小波分别进行卷积，得到对应于所述偶对称Log
‑
Gabor小波的第一响应分量和对应于所述奇对称Log
‑
Gabor小波的第二响应分量；利用所述第一响应分量和所述第二响应分量计算该图像在不同角度不同尺度下的振幅分量，作为该图像在不同角度不同尺度下的所述卷积响应值；将所述第一响应分量、所述第二响应分量以及所述振幅分量代入预设的二维相位一致性模型，计算该图像在不同角度不同尺度下的相位一致性响应信息；所述二维相位一致性模型为：所述二维相位一致性模型为：所述二维相位一致性模型为：
其中，用I(x,y)表示所针对的图像，PC(x,y)表示该图像I(x,y)的相位一致性响应信息，A
so
(x,y)表示该图像I(x,y)在尺度s、方向o下的所述振幅分量，e
so
(x,y)表示该图像I(x,y)在尺度s、方向o下的所述第一响应分量，o
so
...

【专利技术属性】
技术研发人员：梁毅，马晓蕊，刘倩，邢孟道，
申请(专利权)人：中国科学院软件研究所，
类型：发明
国别省市：