[发明专利]一种遥感卫星多光谱图像配准方法

摘要

本发明一种遥感卫星多光谱图像配准方法，该方法包括以下步骤①根据多光谱探测器的距离得到粗配准图像；②基于基准图像对待配准图像进行直方图映射；③分块划分上述两幅图像，针对每对图像块提取每对图像块的角点、近红外图像的配准还需要提取各块的主方向相位一致特征、基于相位相关和曲面拟合得到各块的正反向亚像素匹配点集；④三角网格划分基准图像和待配准图像，计算变换系数并对待配准图像进行重采样得到配准图像。与现有技术相比，本发明方法对不同反射率地物在不同谱段上表现出的灰度差异大而导致的配准难问题，同时有效解决了大幅面遥感图像不同区域存在不同程度畸变的问题。

主权项

一种遥感卫星多光谱图像配准方法，其特征在于步骤如下：1)根据多光谱相机蓝、绿、红、近红外四个谱段探测器间的距离，对获取的四个谱段图像分别进行裁剪，得到粗配准的多光谱图像，具体步骤如下：多光谱相机焦平面上的蓝谱段探测器到绿、红、近红外谱段探测器的距离分别为d1、d2、d3，则从绿、红、近红外谱段图像的顶部分别裁剪δ1、δ2、δ3个像素，从蓝、绿、红谱段图像的底部分别裁剪δ3、δ2、δ1个像素，其中，τ为多光谱相机的单个探测器尺寸，表示下取整，裁剪后的图像即为粗配准的多光谱图像；2)将粗配准的红谱段图像作为基准图像f(x,y)，粗配准的蓝、绿、近红外图像中的任意一幅图像作为待配准图像，建立基准图像到待配准图像的直方图映射关系，以建立的直方图映射关系对待配准图像进行映射，得到映射图像g(x,y)，所述f(x,y)与g(x,y)的大小为M×N个像素，M、N为正整数；3)以大小为m×m个像素的图像块分别划分f(x,y)与g(x,y)，得到的每对图像块表示为fi与gi，共得到对图像块，其中，m取值为500～2000的整数，表示上取整；针对每一对图像块fi与gi进行如下步骤：3.1)分别提取图像块fi与gi的Harris角点，图像块fi的所有角点构成fi的正向角点集；3.2)当待配准图像为近红外谱段图像时，计算图像块fi的梯度主方向Φi；构造方向为Φi的二维Log‑Gabor滤波器对fi与gi进行相位一致特征检测，分别得到fi与gi的主方向相位一致特征PC(fi)与PC(gi)；3.3)将图像块fi的正向角点集中的每个角点作为待匹配点，在图像块gi中基于相位相关法和二元二次曲面拟合计算对应的亚像素匹配点，则得到在图像块gi中的正向亚像素匹配角点集；正向角点集和正向亚像素匹配角点集记为正向匹配角点对集Γi；3.4)计算从gi提取的每个角点与正向亚像素匹配角点集中所有角点的最小距离，如果最小距离小于设定阈值则剔除gi中的该角点，否则保留gi中的该角点，所有符合上述条件的角点构成gi中的反向角点集；3.5)将gi中的反向角点集中的每个角点作为待匹配点，在图像块fi中基于相位相关法和二元二次曲面拟合计算对应的亚像素匹配点，则得到在fi中的反向亚像素匹配角点集；反向角点集和反向亚像素匹配角点集构成反向匹配角点对集Γ'i；正反向匹配角点对集表示为Γi+Γ'i；3.6)将图像块fi划分若干个大小为K×K个像素的块区域，K为正整数；遍历所有块区域，判断块区域内是否有匹配的角点对，即是否有集合Γi+Γ'i中的元素，若没有则将该块区域的中心点作为构造点，所有的构造点构成构造点集；3.7)将构造点集中的每个构造点作为待匹配点，在图像块gi中基于相位相关法和二元二次曲面拟合计算对应的亚像素匹配点，则得到在gi中的亚像素匹配点集；构造点集及其亚像素匹配点集构成匹配构造点对集Γ”i；完整的匹配点集合记为Γi+Γ'i+Γ”i；3.8)基于RANSAC法剔除误匹配点对，误匹配点集记为Γ”'i，则图像块fi与gi的匹配点对集3.9)重复执行步骤3.1)～步骤3.8)，直到f(x,y)和g(x,y)的对图像块都处理完毕，得到所有图像块的匹配点对集，即整幅图像的匹配点对集Γtotal；4)在整幅图像的匹配点对集Γtotal的基础上，基于Delaunay三角网格划分基准图像和待配准图像，分别计算基准图像和待配准图像中对应三角网格的变换系数，将变换系数分别作用于待配准图像对应的三角网格内部的每个点，得到配准图像；5)重复步骤2)～步骤4)，直到蓝、绿、近红外谱段图像都完成配准，分别得到它们的配准图像。