[发明专利]一种快速鲁棒的多模态遥感影像匹配方法和系统

摘要

本发明公开了一种快速鲁棒的多模态遥感影像匹配方法和系统，整合各种局部特征描述符进行多模态遥感影像自动匹配。首先对影像的每个像素提取局部特征描述符，形成逐像素的特征表达图，然后基于该特征表达图利用三维傅里叶变换在频率域建立一种快速的匹配相似性测度，最后采用模板匹配进行同名点识别。另外，本发明提出了一种新的逐像素特征表达技术梯度方向特征通道(CFOG)，它在匹配性能和计算效率方面要优于基于HOG、LSS和SURF等描述符的逐像素特征表达方式。本发明能有效克服可见光、红外、激光雷达、合成孔径雷达以及地图等多模态影像间的非线性辐射差异，在影像间快速、精确地识别出同名点，实现影像的自动匹配。

主权项

1.一种快速鲁棒的多模态遥感影像匹配方法，其特征在于包括下列步骤：A.判断参考影像和输入影像的分辨率信息，如果两幅影像具有相同的分辨率，则进行步骤B，如果分辨率不同，则将两幅影像采样为同样的分辨率；B.采用分块的策略，在参考影像上检测出一系列分布均匀的特征点，记为P_1i(i＝1,2,3,…,N)，以点P_1i为中心选取模板区域AreaW_1i；C.根据遥感影像自身提供的地理坐标信息，预测点集P_1i(i＝1,2,3,…,N)在输入影像上所对应的匹配区域AreaW_2i；D.在匹配区域内构建逐像素特征表达图；E.在逐像素特征表达图的基础上，利用三维傅里叶变换建立一种快速相似性测度进行同名点匹配；F.对于获得的同名点，对其相似性图进行局部极值拟合，求解出匹配点的亚像素位置；G..重复步骤C‑F,遍历P_1i(i＝1,2,3,…,N)的每一个点，得到具有亚像素精度的同名点对{PD_1i(x,y)，PD_2i(x,y)}(i＝1,2,3,…,N)；H.剔除{PD_1i(x,y)，PD_2i(x,y)}(i＝1,2,3,…,N)中误差较大的同名点对，获取最终的同名点对{PID_1i(x,y)，PID_2i(x,y)}(i＝1,2,3,…,S)；所述步骤E是利用三维快速傅里叶变换将逐像素特征表达图转换到频率域，并进行相关运算获得相似性图，取相似性图最大值的位置为影像的匹配位置；具体包括以下步骤：经过步骤D后分别得到区域AreaW_1i和AreaW_2i的逐像素特征表达图D₁和D₂，将D₁作为模板在D₂进行滑动，利用D₁和D₂之间的特征向量差平方和作为相似性测度进行匹配；当D₁和D₂之间的特征向量差平方和S_i取得最小值时，将获得D₁和D₂之间的偏移量v_i，由于D₁和D₂是三维特征图，根据卷积的原理利用三维快速傅里叶变换来偏移量v_i计算公式，得到最终的相似性函数为：式中，3DF和3DF^‑1分别表示三维快速傅里叶正向变换和逆向变换，3DF^*表示3DF的复数共轭，c表示特征表达图中的像素坐标，v表示D₁和D₂之间的偏移量；所述相似性图首先对D₁进行三维傅里叶变换得到3DF(D₁)，并对D₂进行三维傅里叶变换并取复数共轭得到3DF^*(D₂)，然后将3DF(D₁)和3DF^*(D₂)进行点乘运算，并对运算结果进行三维傅里叶逆变换将获得D₁和D₂之间的相似性图，相似性图最大值的位置则对应了D₁和D₂之间的偏移量v_i，也就是点P_1i(x,y)和点P_2i(x,y)之间的偏移量。