[发明专利]一种多线列时差扫描扩展采样亚像元图像配准方法

说明书

技术领域

本发明属于图像处理领域，涉及一种多线列时差扫描扩展采样亚像元图像配准方法。

背景技术

目前，现有的提高图像分辨率的方式多种多样，具体有以下几种方式：对图像接收器CCD进行改良，缩小象元尺寸、缩小象元间距、提高象元个数等，但是由于现有改良技术有限和量子效率的影响，难以突破；利用软件直接对单幅图像进行差值，该方法并没有增加差值图像的信息量，所以，并没有从本质上提高图像的分辨率；利用微透镜技术和光瞳分辨力技术则会造成系统体积过大的弊端；总体而言，现有技术难以克服的造价高、体积大、实施难度大等不足，在某些场合下无法满足进一步发展的需要。而对于帧间配准技术，由于探测器跨象元和噪声等影响，即使配准技术十分成熟，均会受到单帧图像分辨率低的影响，而使配准精度不足，最终使得探测目标精度较低、难度较大，所以，寻求一种提高单帧图像分辨率并配合合适配准方法，从而使得后期检测目标精度有所改善的技术是十分必要的。

发明内容

本发明的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提出一种多线列时差扫描扩展采样亚像元图像配准方法，解决有时间差的两幅探测图像的配准问题。

本发明的技术解决方案之一为：一种多线列时差扫描扩展采样亚像元图像配准方法，步骤如下：

(1)构造多线列时差扫描扩展采样探测装置，该装置包括光学系统、扫描机构和多线列探测器；所述的扫描机构包括摆镜及其驱动转轴；所述的多线列探测器为双线列探测器，线列探测器采用N_t个探测阵列组成，像元对应的瞬时视场为IFOV，相邻两个探测阵列平行排列，在垂直扫描方向依次错开1/N_t个像元，并设置探测阵列在扫描方向、在一个采样长度内采样S_t次；所述采样长度为像元对应的瞬时视场；所述的N_t大于等于2；所述S_t取值范围为S_t≥2；

(2)光学系统和扫描机构一起将视场内场景成像于焦平面，驱动转轴驱动摆镜旋转，线视场内的场景所成像以一定的速率扫过焦平面上前后排列的两线列探测器，两个线列探测器对视场内同一位置场景先后成像，成像时间间隔每个线列探测器采用扩展采样方式进行成像，即每个线列探测器中的N_t个探测阵列同时成像，得到N_t组图像数据；之后立即转入步骤(3)；每个线列探测器按照步骤(1)中设置采样次数对应的采样间隔在扫描方向进行扫描成像，每次成像分别得到N_t组图像数据，得到数据后立即转入步骤(3)；

上述，两个线列探测器之间距离d，光学系统焦距f，扫描机构的扫描角速度为ω；

(3)分别将两个线列探测器的N_t组图像数据进行对齐拼接处理后形成一帧探测图像；

(4)在扫描方向上完成预设的采样次数后，将每个线列探测器对应得到的帧探测图像按照时间进行拼接得到两幅亚像元图像；

(5)对两幅亚像元图像进行非均匀性校正；

(6)以在先成像的线列探测器对应的亚像元图像为基准，将后成像的线列探测器对应的亚像元图像在扫描方向向前移动行，L_p取整数行，线列探测器阵列像元尺寸为a×a；

(7)从处理后的两幅亚像元图像上选取特征点，并进行特征匹配，根据匹配特征点对求取两幅图像的仿射变换系数，利用该系数完成两幅图像的匹配。

所述步骤(5)中的非均匀校正采用多线列时差扫描图像合成校正的方式，具体过程如下：

(5.1)将两幅亚像元图像按列进行交叉拼接，形成一幅新的拼接图像I_p1；

(5.2)对拼接图像I_p1的每一列图像进行非均匀性校正，所有列处理完成后得到列向非均匀校正后的图像I_p2；

(5.3)按照步骤(5.1)中两幅图像的列交叉拼接的顺序，从I_p2中分别提取相应的列图像，重建两幅完成列向非均匀性校正的亚像元图像；

(5.4)将完成列向非均匀校正后的两幅亚像元图像按同一方向分别旋转90°，重复步骤(5.1)～(5.3),得到校正后图像I_p3；

(5.5)按照步骤(5.1)中两幅图像的列交叉拼接的顺序，从I_p3中分别提取相应的列图像，重建两幅完成行向非均匀校正的亚像元图像；