一种基于二次亮线的油库SAR图像和光学图像的配准方法技术

一种基于二次亮线的SAR图像和光学图像的油库配准方法，具体包括以下几个步骤：步骤一、光学图像圆心提取，具体分为：（a）：输入光学图像I，进行参数初始化；具体为：设输入的SAR图像为I，设I的总行数为m，总列数为n；对于图像中的任一像素点(ii,jj)，该像素点的值以I(ii,jj)表示，其中ii和jj分别表示该像素点在图像I中的行数和列数，对图像灰度化，得到图像I0；(b)：对图像I0进行预处理具体为：（b1）：二值化处理取图像I0的最大值，记为s，设定一个阈值thresh,对于图像中的任一像素点(ii,jj)，该像素点的值以I0(ii,jj)表示，其中ii和jj分别表示该像素点在图像I0中的行数和列数，当I0(ii,jj)＜thresh×s时，I0(ii,jj)＝0，否则I0(ii,jj)＝255，二值化处理完成；（b2）边缘提取将图像进行边缘化后记为图像h；(c)：对图像h进行Hough变换，提取光学图像中油库的圆心坐标和半径；具体实施为：c1、参数设定假设待检测的圆的最小半径为为rmin，最大值为rmax，输入步长Δr，则圆的搜索半径范围size_r为的参数空间(a,b,R)，其中表示的是进行四舍五入后的整数值，其中表示的是进行四舍五入后的整数值，输入搜索角度范围size_angle为2π；c2、建立参数空间P0[a0,b0,r]设ii、jj、kk分别表示图像横轴size_row、size_r和size_angle的某一个数，然后在图像h中对size_row、size_r和size_angle进行循环，建立如下的等式，a0=round(rows(ii)?(r_min+(jj?1)*step_r)*coskk)??（3）b0=round(cols(ii)?(r_min+(jj?1)*step_r)*sinkk)??（4）其中rows(ii)、cols(ii)分别表示图像中的某一行和列；设定判断条件，当0＜a＜m,0＜b＜n时，参数空间P[a0,b0,r]就为P0[a0,b0,r]＝P0[a0,b0,r]+1??（5）圆的参数空间建立完成；c3、检测参数空间内建立的圆是不是一个圆在参数空间P0中，取得参数空间的最大值，记为max_p；设一个阈值p0，假设参数空间大于参数空间的最大值乘以阈值时，即认为它就是一个圆，并将其记为index，取其大小为size_index，然后再整幅图像中进行循环，ii和jj分别表示该像素点在图像中的行数和列数，当ii、jj分别运行图像的最后一行和列时，循环即停止，并得到这些圆的圆心坐标矩阵base_points；步骤二、SAR图像实际油库圆心提取，包括以下几个步骤：（1）：输入油库SAR图像，进行参数初始化；设输入的SAR图像为data，设data的总行数Size_row为M，总列数Size_col为N；对于图像中的任一像素点(i,j)，该像素点的值以data(i,j)表示，其中i和j分别表示该像素点在图像data中的行数和列数，对图像中的每一行和列取平方，将图像记为data0；（2）：对图像进行预处理，具体为：1、图像滤波在图像data0中，对图像进行滤波，得到滤波后图像data1；2、形态学处理对图像data1进行二值化处理，得到二值化后的图像BW；对二值图像进行闭运算处理，得到图像BW1；对于闭运算处理后的图像，输入面积阈值Amin，先消除图像中面积小于Amin的黑色小孔再消除图像中面积小于Amin白色区域；消除方法如下：（2.1）对于闭运算后的二值图像BW1，得到小于Amin的图像；（2.2）对二值图像BW1进行填充，得到图像fill_holes，将图像fill_holes和二值图像的反图像进行相与得到填充孔洞图像holes1；（2.3）孔洞图像和Lb的反图像进行与运算，再与二值化图像进行或运算，消除黑色小孔，得到图像BW2；（2.4）对于步骤（2.3）获取的图像取反，重复步骤（2.1）、（2.2）和（2.3），对于获取的图像再次取反，消除白色区域；依据上述步骤对闭运算处理后的图像进行处理，得到形态学处理后的图像BW3；(3)：二值图像的边缘提取提取形态学处理后的图像BW3的边缘，得到边缘图像BW4；(4)：对图像BW4进行Hough变换，得到SAR图像中油库的圆心和半径；具体实施为：4.1、参数设定假设待检测的圆的最小半径为为Rmin，最大值为Rmax，输入步长Δr，则圆的搜索半径范围Size_r为的参数空间(a,b,R)，其中表示的是进行四舍五入后的整数值，输入搜索角度范围Size_ang

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公开了一种基于二次亮线的油库SAR图像和光学图像的配准方法，包括步骤一、光学图像油库圆心提取，步骤二、SAR图像油库实际圆心提取，步骤三、SAR图像和光学图像最终配准。本专利技术充分利用由油库高度引起的二次亮线的特征得到SAR图像油库目标的实际位置信息和用Hough变换获得的光学图像油库的位置信息对SAR图像和光学图像的进行油库配准的工作，使配准更加准确、可靠。本专利技术为遥感领域中油库目标的配准提供了一种新的途径。【专利说明】—种基于二次亮线的油库SAR图像和光学图像的配准方法
本专利技术涉及雷达
，具体地说，是指一种基于二次亮线的油库合成孔径雷达(简称SAR)图像和光学图像的配准方法。
技术介绍
随着新型传感器的不断涌现，人们获取图像的能力迅速提高，不同物体特性传感器产生的图像不断增多。由于不同图像传感器获取图像在几何、光谱、时间和空间分辨率等方面存在着局限性和差异性，所以仅仅利用一种图像数据往往难以实际需求。为此，采用图像融合技术将不同传感器获取的图像综合起来使用，达到对目标有一个更全面、清晰、准确的理解和认识的目的。而图像融合的前提是图像配准。油库是一类重要的目标，其位置信息的提取是近年来研究的热点问题之一。但目前SAR图像和光学图像的配准方法主要是利用两幅图像的共同特征点来配准，但这种方法没有考虑油库的高度(油库的高度导致油库的位置在SAR图像产生偏移)，不能准确获取油库的准确位置，使图像间的配准造成较大误差。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了解决上述问题，利用二次亮线使SAR图像和光学图像进行有效配准，提出一种基于二次亮线的油库SAR图像和光学图像的配准方法。本专利技术在SAR图像进行预处理和边缘轮廓处理的基础上，通过Hough变换得到油库目标的半径和油库圆心坐标，再根据二次亮线确定油库的轮廓的真实圆心坐标；在光学图像进行预处理的基础上，利用Hough变换得到光学图像上油库目标的半径和圆心坐标；进一步利用SAR图像和光学图像上的油库目标圆心坐标位置，实现SAR图像和光学图像的油库配准，本专利技术能够有效地降低图像间的配准误差，对于军事应用来说具有更重要的价值。一种基于二次亮线的油库SAR图像和光学图像的配准方法，包括SAR图像油库实际圆心提取、光学图像油库圆心提取和SAR图像和光学图像进行配准，以下是具体步骤:步骤一、光学图像油库圆心提取具体步骤:(a):输入油库光学图像，对光学图像进行参数初始化设置；(b):对光学图像进行预处理；(c):对光学图像进行Hough变换，得到光学图像上油库的圆心坐标。步骤二、SAR图像油库实际圆心提取具体步骤:(1):输入油库SAR图像，对SAR图像进行参数初始化设置；(2):对SAR图像进行预处理；(3):对图像进行边缘提取；(4):对SAR图像进行Hough变换，得到SAR图像上油库的圆心坐标和半径；(5):提取二次亮线上的强散射点，计算油库的真实圆心坐标。步骤三、SAR图像和光学图像最终配准过程具体步骤:(i):建立SAR图像和光学图像的油库圆心的映射关系；(ii):对SAR图像进行重采样进行校正，配准完成。本专利技术的优点在于:(1)现有技术中图像配准主要利用图像间的共同特征点进行配准，几乎没有人考虑油库的高度。本专利技术充分利用由油库高度引起的二次亮线的特征得到SAR图像油库目标的实际位置信息和用Hough变换获得的光学图像油库的位置信息对SAR图像和光学图像的进行油库配准的工作，使配准更加准确、可靠。因此，本专利技术为遥感领域中油库目标的配准提供了一种新的途径。(2)本专利技术适用于包含同一油库目标区域的SAR图像和光学图像配准。(3)本专利技术适用于采用Matlab软件中的图像处理函数。【专利附图】【附图说明】图1是本专利技术中配准方法流程图；图2是本专利技术中光学图像油库圆心方法流程图；图3是本专利技术中的SAR图像提取实际圆心方法流程图；图4是本专利技术中SAR图像油库圆心与实际圆心的关系图；图5是本专利技术中光学图像；图6是本专利技术中边缘处理后的光学图像；图7是本专利技术中使用Hough变换所检测出来的光学结果图；图8是本专利技术中SAR图像；图9是本专利技术中实施示例对SAR图像滤波后的图像；图10是本专利技术中经过形态学处理后的SAR图像；图11是本专利技术中经过边缘处理后的SAR图像；图12是本专利技术中使用Hough变换检测出的图像；图13是本专利技术中SAR图像油库实际圆心图；图14是本专利技术中配准后的SAR图像【具体实施方式】下面将结合附图和实施例对本专利技术作进一步的详细说明。本专利技术是一种基于二次亮线的SAR图像和光学图像的油库配准方法，其实施步骤分为SAR图像实际油库圆心提取、光学图像油库圆心提取和SAR图像和光学图像最终配准过程，如图1所示，具体包括以下几个步骤:步骤一、光学图像圆心提取流程如图2所示，具体分为:(a):输入光学图像I，进行参数初始化。具体为:设输入的SAR图像为I，设I的总行数为m，总列数为η。对于图像中的任一像素点(ii, jj)，该像素点的值以I (ii, jj)表示，其中ii和jj分别表示该像素点在图像I中的行数和列数，对图像灰度化，调用matlab中的rgb2gray函数，将图像记为I。，其调用方式:10 = rgb2gray (I) (1)(b):对图像I。进行预处理光学图像预处理主要包括二值化处理和边缘提取。具体为:(bl):二值化处理调用matlab中的max函数取图像I。的最大值，记为s。设定一个阈值thresh,对于图像中的任一像素点(ii, jj)，该像素点的值以IciQi，jj)表示，其中ii和jj分别表示该像素点在图像I。中的行数和列数，当IQ(ii，jj) < threshXs时,10(ii，jj) =0,否则Ι0(?, jj) = 255，二值化处理完成。(b2)边缘提取调用matlab中的edge函数，将图像进行边缘化后记为h,其调用方式为:h = edge (10, ' function' ) (2)其中function表示一种梯度算子。(c):对图像h进行Hough变换，提取光学图像中油库的圆心坐标和半径。具体实施为:cl、参数设定假设待检测的圆的最小半径为为rmin，最大值为rmax，输入步长Λr，则圆的搜索半径范围size_r【权利要求】1.一种基于二次亮线的SAR图像和光学图像的油库配准方法，具体包括以下几个步骤:步骤一、光学图像圆心提取，具体分为:(a):输入光学图像I，进行参数初始化；具体为:设输入的SAR图像为I，设I的总行数为m，总列数为η ;对于图像中的任一像素点(ii, jj)，该像素点的值以I (ii, jj)表示，其中ii和jj分别表示该像素点在图像I中的行数和列数，对图像灰度化，得到图像Ιο ;(b):对图像I。进行预处理具体为:(bl):二值化处理取图像Ιο的最大值，记为s，设定一个阈值thresh，对于图像中的任一像素点(ii，jj)，该像素点的值以Ιο(?，jj)表示，其中ii和jj分别表示该像素点在图像Ιο中的行数和列数，当 10(ii，jj) < threshXs 时，IQ(ii, jj) = 0,否则 I。(ii, j j) = 255, 二值化处理完成;(b2)边缘本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于二次亮线的SAR图像和光学图像的油库配准方法，具体包括以下几个步骤：步骤一、光学图像圆心提取，具体分为：（a）：输入光学图像I，进行参数初始化；具体为：设输入的SAR图像为I，设I的总行数为m，总列数为n；对于图像中的任一像素点(ii,jj)，该像素点的值以I(ii,jj)表示，其中ii和jj分别表示该像素点在图像I中的行数和列数，对图像灰度化，得到图像I0；(b)：对图像I0进行预处理具体为：（b1）：二值化处理取图像I0的最大值，记为s，设定一个阈值thresh,对于图像中的任一像素点(ii,jj)，该像素点的值以I0(ii,jj)表示，其中ii和jj分别表示该像素点在图像I0中的行数和列数，当I0(ii,jj)＜thresh×s时，I0(ii,jj)＝0，否则I0(ii,jj)＝255，二值化处理完成；（b2）边缘提取将图像进行边缘化后记为图像h；(c)：对图像h进行Hough变换，提取光学图像中油库的圆心坐标和半径；具体实施为：c1、参数设定假设待检测的圆的最小半径为为rmin，最大值为rmax，输入步长Δr，则圆的搜索半径范围size_r为的参数空间(a,b,R)，其中表示的是进行四舍五入后的整数值，其中表示的是进行四舍五入后的整数值，输入搜索角度范围size_angle为2π；c2、建立参数空间P0[a0,b0,r]设ii、jj、kk分别表示图像横轴size_row、size_r和size_angle的某一个数，然后在图像h中对size_row、size_r和size_angle进行循环，建立如下的等式，a0=round(rows(ii)?(r_min+(jj?1)*step_r)*coskk)??（3）b0=round(cols(ii)?(r_min+(jj?1)*step_r)*sinkk)??（4）其中rows(ii)、cols(ii)分别表示图像中的某一行和列；设定判断条件，当0＜a＜m,0＜b＜n时，参数空间P[a0,b0,r]就为P0[a0,b0,r]＝P0[a0,b0,r]+1??（5）圆的参数空间建立完成；c3、检测参数空间内建立的圆是不是一个圆在参数空间P0中，取得参数空间的最大值，记为max_p；设一个阈值p0，假设参数空间大于参数空间的最大值乘以阈值时，即认为它就是一个圆，并将其记为index，取其大小为size_index，然后再整幅图像中进行循环，ii和jj分别表示该像素点在图像中的行数和列数，当ii、jj分别运行图像的最后一行和列时，循环即停止，并得到这些圆的圆心坐标矩阵base_points；步骤二、SAR图像实际油库圆心提取，包括以下几个步骤：（1）：输入油库SAR图像，进行参数初始化；设输入的SAR图像为data，设data的总行数Size_row为M，总列数Size_col为N；对于图像中的任一像素点(i,j)，该像素点的值以data(i,j)表示，其中i和j分别表示该像素点在图像data中的行数和列数，对图像中的每一行和列取平方，将图像记为data0；（2）：对图像进行预处理，具体为：1、图像滤波在图像data0中，对图像进行滤波，得到滤波后图像data1；2、形态学处理对图像data1进行二值化处理，得到二值化后的图像BW；对二值图像进行闭运算处理，得到图像BW1；对于闭运算处理后的图像，输入面积阈值Amin，先消除图像中面积小于Amin的黑色小孔再消除图像中面积小于Amin白色区域；消除方法如下：（2.1）对于闭运算后的二值图像BW1，得到小于Amin的图像；（2.2）对二值图像BW1进行填充，得到图像fill_holes，将图像fill_holes和二值图像的反图像进行相与得到填充孔洞图像holes1；（2.3）孔洞图像和Lb的反图像进行与运算，再与二值化图像进行或运算，消除黑色小孔，得到图像BW2；（2.4）对于步骤（2.3）获取的图像取反，重复步骤（2.1）、（2.2）和（2.3），对于获取的图像再次取反，消除白色区域；依据上述步骤对闭运算处理后的图像进行处理，得到形态学处理后的图像BW3；(3)：二值图像的边缘提取提取形态学处理后的图像BW3的边缘，得到边缘图像BW4；(4)：对图像BW4进行Hough变换，得到SAR图像中油库的圆心和半径；具体实施为：4.1、参数设定假设待检测的圆的最小半径为为Rmin，最大值为Rmax，输入步长Δr，则圆的搜索半径范围Size_r为的参数空间(a,b,R)，其中表示的是进行四舍五入后的整数值，输入搜索角度范围Size_ang...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：孙兵，邓德仙，陈杰，李冰，聂琦，
申请(专利权)人：北京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：