[发明专利]一种基于二次亮线的油库SAR图像和光学图像的配准方法

摘要

本发明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。本发明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。本发明为遥感领域中油库目标的配准提供了一种新的途径。

主权项

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r_min，最大值为r_max，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A_min，先消除图像中面积小于A_min的黑色小孔再消除图像中面积小于A_min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A_min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L_b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R_min，最大值为R_max，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_angle为2π；4.2、建立参数空间P[a,b,R]设i、j、k分别表示图像横轴Size_row、Size_r和Size_angle的某一个数，然后在Size_row、Size_r和Size_angle进行循环，建立如下的等式，a=round(Rows(i)-(r_min+(j-1)*step_r)*cosk)  （15）b=round(Cols(i)-(r_min+(j-1)*step_r)*sink)  （16）其中rows(i)、cols(i)分别表示图像中的某一行和列；设定其判断条件，当0＜a＜M,0＜b＜N时，参数空间P[a,b,R]就为P[a,b,R]＝P[a,b,R]+1  （17）即圆的参数空间建立完成；4.3、检测参数空间内建立的圆是不是一个圆在参数空间P中，取得参数空间的最大值，记为Max_p；设一个阈值p，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，当ii、jj分别运行图像的最后一行和列时，循环即停止，得到这些圆的圆心矩阵和相应的半径R的矩阵分别为inputpoints和yuan_R；（5）：提取二次亮线上的强散射点，计算油库的实际圆心坐标；以Hough变换检测出来的每个圆的圆心为中心，并设其坐标为(x,y),半径为R，建立一个2R×2R的矩形搜索窗口，并设定其条件为横坐标大于圆心坐标x；在这个搜索窗口内找出强度最大的点，即为二次亮线上的强散射点，得到在这个图像内的这些强散射点的矩阵S；根据Hough变换检测出的圆心坐标矩阵inputpoints、二强散射点的矩阵S，计算得到油库实际圆心坐标的矩阵input_points，并记录相应的偏移量dx的矩阵和偏移量dy的矩阵分别为D_x和D_y；步骤三、SAR图像和光学图像进行最终配准；将SAR图像中提取的油库的实际圆心坐标input_points和光学图像中提取的油库圆心坐标记为base_points建立映射关系和重采样；（i）建立圆心的映射关系建立SAR图像和光学图像的映射关系；（ii）对SAR图像进行重采样对SAR图像进行重采样，将SAR图像进行配准，得到SAR图像进行配准后的图像data0_registered。