[发明专利]一种双波段红外图像空域配准方法

说明书

本发明公开了一种双波段红外图像空域配准方法，本发明方法首先构建双波段红外图像空域配准系统，所构建的系统包括：模型构建模块、区域选取及特征点对标定模块、模型参数确定模块、模型验证模块和双波段红外图像配准模块，通过模型构建模块构建空域配准仿射变换模型，区域选取及特征点对标定模块进行目标区域选择和特征点对标定，模型参数确定模块确定RST仿射变换模型中的参数，模型验证模块对配准模型进行验证，双波段红外图像配准模块对双波段红外图像进行配准。本发明方法能够实现静态的双波段红外图像的空域配准，使两个波段图像空域特征相符合，解决了图像数据融合时关注目标位置不一致的问题。该方法参数少，运算过程简洁。

技术领域

本发明涉及一种图像空域配准方法，特别是一种双波段红外图像空域配准方法。

背景技术

国内双波段红外相机或热像仪大都采用两个独立的单波段红外传感器，在光学镜头上采用共孔径分光的形式。通过卡塞格林镜组和场景进行一次成像，然后采用分色镜将光路分光，并有后续校正镜组进行二次成像。这样在两个波段上可以看到同一场景。然而这种光学镜头加工精度要求高，装调工艺难，光学镜头实现的结果和设计值往往在视场大小、观测角度、轴心基准位置上存在偏差，使得对同一场景成像结果在空域上大小、角度、相位关系等特征不完全一致，给图像分析和数据融合处理带来困扰。

图像配准是多个传感器或单个传感器在不同条件下对同一场景获得的图像对准、叠加的过程。包括几何空间全局或局部对准、对应点像素灰度对准等。空间变换数学模型有仿射变换、多项式变换、透射变化模型等多种形式。对双波段红外相机的图像而言，由于获取的图像光谱都在红外波段，采用的同一套光学镜头，观测场景、时间一致，配准的目的是为了修正光学镜头在两个波段上空域上带来的偏差。

发明内容

本发明目的在于提供一种双波段红外图像空域配准方法，解决双波段红外相机光学镜头在两个波段上视场大小差异、光轴偏差、观测基准不同带来的双波段图像空域特征不一致的问题。

一种双波段红外图像空域配准方法的具体步骤为：

第一步构建双波段红外图像空域配准系统

双波段红外图像空域配准系统，包括：模型构建模块、区域选取及特征点对标定模块、模型参数确定模块、模型验证模块和双波段红外图像配准模块。所述：

模型构建模块的功能为：构建空域配准仿射变换模型；

区域选取及特征点对标定模块的功能为：进行目标区域选择和特征点对标定；

模型参数确定模块的功能为：确定RST仿射变换模型中的参数；

模型验证模块的功能为：对配准模型进行验证；

双波段红外图像配准模块的功能为：对双波段红外图像进行配准。

第二步模型构建模块构建空域配准仿射变换模型

双波段红外光学镜头一次成像后，后续镜组对红外图像进行球差和色差校正，图像具有较好的线性度，因此空域配准仿射变换模型构建适用于该线性度的RST仿射变换模型，即旋转-缩放-平移仿射变换模型，对红外图像进行RST仿射变换，RST仿射变换模型的表达式为：

式中：

为配准后的图像像素坐标；

S为图像缩放比例，S＝[S_X,S_Y]^T，S_X为方位缩放比，S_Y为俯仰缩放比；

为图像旋转矩阵；

θ为旋转角度；

为待配准图像像素坐标；

为像素坐标偏移量。