[发明专利]一种基于规则格网面元的波段配准方法

说明书

技术领域

本发明属于摄影测量与遥感图像处理领域，涉及对多波段的遥感影像进行波段配准处理时，一种基于规则格网面元的波段配准方法。

背景技术

摄影测量与遥感目前已在国民经济、社会发展以及国防建设中发挥了越来越重要的技术支撑作用，各种遥感影像产品已经广泛应用于基础测绘、经济建设、灾害管理、资源调查、全球测图、深空探测、国家安全等众多领域。

在遥感数据获取过程中，各波段地物的电磁波信息是用不同探测元件探测的，如果从地表到达受光面上排列的各探测元件的路径有微小的不同，将使各探测元件捕捉到的地表位置信息存在着细小的差异，造成波段间存在配准误差，即波段影像间的变形存在不一致性，这种误差是影响遥感影像质量以及应用精度的重要因素之一。波段间的配准是指波段间的像元定位、对齐或重合，以消除或降低合成图像模糊、双边等影响。波段间配准的精度对几何定位精度，乃至对地物分类准确性与可应用性的影响尤为显著。因此多波段遥感影像在进行几何纠正、波段合成等处理之前，需要进行波段间的配准处理。

发明内容

本发明所要解决的问题是多波段遥感影像在进行波段配准时如何实现高精度的波段配准，消除或降低合成图像模糊、双边等现象。

本发明的技术方案为一种基于规则格网面元的波段配准方法，包括以下步骤：

步骤1，预处理，包括以下子步骤，

步骤1.1，从多波段遥感影像中，选取波长范围居中的波段作为参考波段，其他波段为待配准波段；

步骤1.2，根据传感器设计，以参考波段为基准，确定待配准波段相对于参考波段的波段偏移初值，并规则化各待配准波段影像，得到经规则化处理后的多波段遥感影像；

步骤1.3，对于经规则化处理后的多波段遥感影像，以左下角为原点，向上为正，单位为像素，设影像宽度为w，高度为h，在待配准波段进行匹配时在x、y方向的搜索半径分别为Δx、Δy，格网面元宽Δw，高Δh，则根据设定的格网面元大小对参考波段影像进行格网划分，参考波段影像被划分范围的左下角坐标为（Δx，Δy），右上角为（w-1-Δx，h-1-Δy）,得到若干格网面元及相应的格网面元中心点；

步骤2，以参考波段影像为基准，对每个格网面元，在各待配准波段分别进行匹配，求出每个格网面元中心点在各待配准波段影像的同名点；

步骤3，以纠正面元为单位分别对各待配准波段进行重采样，得到配准后的多波段遥感影像；包括对每个待配准波段影像进行如下处理，

步骤3.1，在参考波段根据步骤1中所得格网面元中心点划分参考面元，在待配准波段根据格网面元中心点的同名点划分纠正面元，然后以参考面元为基准，根据每个参考面元与相应纠正面元的所有同名点对坐标，采用仿射变换公式计算每个对应的纠正面元纠正时的仿射变换系数；

步骤3.2，对待配准波段影像的每个纠正面元，根据步骤3.1求取的仿射变换系数，采用内插方法进行重采样，各待配准波段所有纠正面元纠正完成后得到配准后的多波段遥感影像。

而且，步骤2中，对任一格网面元在某待配准波段进行匹配的实现方式如下，

设某格网面元的左下角坐标为（Δx+p，Δy+q），右上角坐标为（Δx+r，Δy+s），则格网面元中心点坐标为在待配准波段进行匹配时搜索范围的左下角坐标为（p，q），右上角坐标为（2Δx+r，2Δy+s）；

匹配采用相关系数法，以参考波段影像的任一格网面元为目标窗口，分别在各待配准波段的搜索范围内计算目标窗口与搜索窗口的相关系数，找出相关系数最大的搜索窗口并记为窗口W_max，窗口W_max的中心点坐标设为（u，v）、最大相关系数设为C₀，然后再结合窗口W_max下、上、左、右四个最邻近的搜索窗口与目标窗口之间的相关系数C₁、C₂、C₃、C₄，采用二次曲线内插方式分别在x、y方向内插得到子像素级的相关系数极值点，设为（u+Δu，v+Δv），

其中，