[发明专利]一种用于太阳高分辨率图像中图像配准的方法

摘要

本发明涉及用于太阳高分辨率图像中图像配准的方法，属天文技术和图像处理领域。本发明先对图像进行预处理，初步匹配高分辨率像在全日面像中的位置；其次，采用最大块方向角法计算方向角差，得到粗转角度；根据粗转角度，在初始匹配的基础上进行粗转；接着，再对数‑极空间测量精细旋转量，得到细转角度，根据细转角度，在粗转的基础上进行细转；然后，采用互相关法计算模板图像和搜索窗口之间的互相关值，得到匹配点的转换矩阵，计算旋转角和比例尺，在细转的基础上进行配准；最终得到配准之后的图像。本发明在互相关法和Fourier‑Mellin方法的基础上，采用粗匹配加细匹配加点匹配的方法，有效地提高了配准的精度。

主权项

1.一种用于太阳高分辨率图像中图像配准的方法，其特征在于：首先，分别对高分辨率图像和全日面像做预处理，根据初始预估数据对图像进行预处理操作，采用分块方法，将全日面像分块，初步匹配高分辨率图像在全日面像中的位置；其次，采用最大块方向角法计算方向角差，得到粗转角度；根据得到的粗转角度，对全日面像从进行过初始旋转的图像的基础上进行粗转操作；接着，通过Fourier‑Mellin方法，将全日面像转换到对数‑极空间测量精细旋转量，得到细转角度，根据测量得到的精细旋转量，对全日面像从进行粗转的图像的基础上进行细转操作；然后，采用互相关法计算模板图像和搜索窗口之间的互相关值，得到匹配点，用匹配点产生转换矩阵，得到旋转角和比例尺，累计旋转角，对全日面像从进行细转的图像的基础上进行旋转、叠加操作；最终得到经过配准之后的图像；所述用于太阳高分辨率图像中图像配准的方法的具体步骤如下：步骤1：预估初始数据：对需要进行配准的太阳高分辨率图像和全日面像进行预处理，根据对太阳高分辨率图像和全日面像估计，得到高分辨率图像预估的旋转角度、像元比例尺、近似坐标，同时，读取全日面像的基础数据，包括日心坐标和像元比例尺；步骤2：根据预估的旋转角度对全日面像做初始旋转并计算旋转后的坐标值，旋转完成后扣除临边昏暗；同时，对太阳高分辨率图像扣除图像边界，根据两幅图像的像元比例尺，将高分辨率图像缩小到与全日面像相同的比例尺；步骤3：初始匹配：将全日面像进行分块，采用互相关法搜索太阳高分辨率图像在全日面像中的位置，得到对应的全日面像子块和高分辨率小像；步骤4：计算最大块方向角：对全日面像子块和高分辨率小像进行二值化，二值化后采用最大块方向角法，计算两幅图像最大块黑子椭圆区域长轴和短轴的夹角并计算夹角的差值，此角度即为粗转角度；步骤5：粗角度匹配：对全日面像在初始旋转的基础上根据粗转角度进行粗转，采用互相关法搜索太阳高分辨率小像在全日面像子图中的位置，扣取高分辨率小像的对应全日面像子块；步骤6：测量精细旋转量：采用Fourier‑Mellin方法，将全日面像转换至对数‑极空间测量精细旋转量，得到精细旋转量，累计粗转和精细旋转量，此角度即为细转角度；步骤7：细角度匹配：对全日面像在粗转的基础上根据细转角度进行细转，采用互相关法搜索太阳高分辨率小像在全日面像子图中的位置，扣取高分辨率小像的对应全日面像子块；步骤8：计算互相关值：对高分辨率图像进行高斯滤波，调整高分辨率图像的清晰度至全日面像水平，然后计算高分辨率小像和全日面像子块的互相关值，得到对应的匹配点；步骤9：计算旋转角和比例尺：通过匹配点产生转换矩阵，从转换矩阵计算得到旋转角和比例尺，累计旋转角；步骤10：点匹配：对全日面像在细转的基础上根据累计旋转角进行旋转，采用互相关法搜索太阳高分辨率图像在全日面像中的位置，扣取高分辨率小像的对应全日面像子块，进行中值均衡；步骤11：旋转、叠加配准图像：叠加高分辨率小像至全日面像上，固定全日面像，旋转高分辨率图像，调整像元对应位置，最终得到经过配准后的图像。