[发明专利]一种基于微小卫星星座的多帧图像重构方法

权利要求书

1.一种基于微小卫星星座的多帧图像重构方法，其特征在于所述方法步骤如下：

步骤一、基于微小卫星星座获取多帧具有微小位移的序列图像；

步骤二、针对采集到的多帧图像，利用基于插值和边缘特征点相结合的图像配准方法将其进行亚像元级图像配准；

步骤三、对配准后仅具有亚像元级错位的图像采用顺序加权排列法进行插值重构。

2.根据权利要求1所述的基于微小卫星星座的多帧图像重构方法，其特征在于所述步骤一的具体步骤如下：

在同一时刻，分别利用分居在多颗编队飞行的微小卫星上的摄像系统摄取同一目标场景的图像，由此得到多帧具有微小位移的序列图像。

3.根据权利要求1所述的基于微小卫星星座的多帧图像重构方法，其特征在于所述步骤二的具体步骤如下：

(1)针对基准图像a与浮动图像b，采用三线性插值法对其进行插值缩放得到图像a′、b′；

(2)对缩放后的图像a′、b′采用Canny算法分别进行边缘特征点提取；

(3)为每条边缘上提取的特征点构造方向链码，寻找匹配边缘；

(4)利用相邻特征点的角度信息确定旋转角度，并校正角度；

(5)计算出图像缩放的比例因子：

(6)根据图像a′、b′中选取的特征点的角度信息和坐标信息确定缩放图像a′、b′的偏移量，然后利用步骤(5)得到的图像缩放因子对该参量进行同等倍数的缩放处理以得到原始图像a、b的偏移量。

4.根据权利要求3所述的基于微小卫星星座的多帧图像重构方法，其特征在于所述步骤(5)的具体步骤如下：

a、获取基准图像a与其缩放图像a′两幅图像的匹配边缘；

b、以匹配边缘上的特征点为控制点，以控制点做B-Spline曲线变化；

c、利用B-Spline函数的型值，获取图像的缩放比例因子。

5.根据权利要求1所述的基于微小卫星星座的多帧图像重构方法，其特征在于所述步骤四的具体步骤如下：

设配准后仅具有亚像元级错位的两幅低分辨率图像分别为A、B，插值重构得到的高分辨率图像为H。以图像A左上角的顶点为原点，沿图像坐标系方向建立坐标系，那么图像B左上角的顶点坐标为(Δx，Δy)，其中Δx和Δy分别为图像序列间横向和纵向的亚像元微位移大小，插值重构算法的公式如下所示：

①若Δx＜0.5个像素，Δy＜0.5个像素，则：

H(2i-1,1)=0.5[A(i,1)+4(0.5-a)(0.5-b)B(i,1)+4(0.5-a)bB(i-1,1)]H(1,2j-1)=0.5[A(1,j)+4(0.5-a)(0.5-b)B(1,j)+4a(0.5-b)B(1,j-1)]H(2i,1)=0.5[A(i,1)+2(0.5-a)B(i,1)]H(1,2j)=0.5[A(1,j)+2(0.5-b)B(1,j)]H(2i,2j)=0.5[A(i,j)+B(i,j)]H(2i+1,2j)=0.5[A(i+1,j)+2bB(i,j)+2(0.5-b)B(i+1,j)]H(2i,2j+1)=0.5[A(i,j+1)+2aB(i,j)+2(0.5-a)B(i,j+1)]H(2i+1,2j+1)=0.5[A(i+1,j+1)+4abB(i,j)+4(0.5-a)bB(i,j+1)+4a(0.5-b)B(i+1,j)+4(0.5-a)(0.5-b)B(i+1,j+1)];]]>

式中，i，j为正整数，a＝Δx/λ、b＝Δy/λ，λ为原始图像的像素大小，且B(0，j)，B(i，0)均取零；

②若Δx＜0.5个像素，Δy＞0.5个像素，则：

H(2i+1,1)=0.5[A(i+1,1)+2(0.5-a)B(i,1)]H(1,2j-1)=A(1,j)H(2i,1)=0.5[A(i,1)+4(0.5-a)(1-b)B(i,1)+4(0.5-a)(b-0.5)B(i-1.1)]H(1,2j)=A(1,j)H(2i,2j)=0.5[A(i,j)+2(1-b)B(i,j)+2(b-0.5)B(i-1,j)]H(2i+1,2j)=0.5[A(i+1,j)+B(i,j)]H(2i,2j+1)=0.5[A(i,j+1)+4a(1-b)B(i,j)+4(0.5-a)(1-b)B(i,j+1)+4(0.5-a)(b-0.5)B(i-1,j+1)+4a(b-0.5)B(i-1,j)]H(2i+1,2j+1)=0.5[A(i+1,j+1)+2aB(i,j)+2(0.5-a)B(i,j+1)];]]>

③若Δx＞0.5个像素，Δy＜0.5个像素，则：

H(2i-1,1)=A(i,1)H(1,2j-1)=0.5[A(1,j+1)+2(0.5-b)B(1,j)]H(2i,1)=A(i,1)H(1,2j)=0.5[A(1,j)+4(1-a)(0.5-b)B(1,j)+4(a-0.5)(0.5-b)B(1,j-1)]H(2i,2j)=0.5[A(i,j)+2(1-a)B(i,j)+2(a-0.5)B(i,j-1)]H(2i+1,2j)=0.5[A(i+1,j)+4(1-a)bB(i,j)+4(a-0.5)bB(i,j-1)4(a-0.5)(0.5-b)B(i+1,j-1)+4(1-a)(0.5-b)B(i+1,j)]H(2i,2j+1)=0.5[A(i,j+1)+B(i,j)]H(2i+1,2j+1)=0.5[A(i+1,j+1)+2bB(i,j)+2(0.5-b)B(i+1,j)];]]>

④若Δx＞0.5个像素，Δy＜0.5个像素，则：

H(2i-1,1)=A(i,1)H(1,2j-1)=A(1,j)H(2i,1)=A(i,1)H(1,2j)=A(1,j)H(2i,2j)=0.5[A(i,j)+4(1-a)(1-b)B(i,j)+4(1-a)(b-0.5)B(i-1,j)+4(a-0.5)(1-b)B(i,j-1)+4(a-0.5)(b-0.5)B(i-1,j-1)]H(2i+1,2j)=0.5[A(i+1,j)+2(1-a)B(i,j)+2(a-0.5)B(i,j-1)]H(2i,2j+1)=0.5[A(i,j+1)+2(1-b)B(i,j)+2(b-0.5)B(i-1,j)]H(2i+1,2j+1)=0.5[A(i+1,j+1)+B(i,j)].]]>