[发明专利]一种基于四叉树分割的InSAR快速图像配准方法

摘要

本发明公开了一种基于四叉树分割的InSAR快速配准方法，它是结合图像四叉树分割准则及FFT最大相关系数配准原理，先对InSAR主副复图像进行粗配准及粗分割，然后再进行四叉树结构图像分块及子块FFT最大相关系数亚像素配准，本发明利用InSAR复图像逐个子块四叉树分割及子块亚像素配准，避免了传统FFT最大相关系数配准的全局图像插值，从而实现了大场景InSAR复图像的快速亚像素配准。避免了传统FFT最大相关系数配准的全局图像插值，有效降低了大场景InSAR复图像配准的运算效率，对于像素偏移变化大的InASAR主副复图像中具有良好的配准精度和运算效率。

主权项

1.一种基于四叉树分割的InSAR快速图像配准方法，其特征是它包括以下几个步骤：步骤1、对InSAR主副复图像进行整体粗配准：将待配准的InSAR主复图像记为I_M，将待配准的InSAR副复图像记为I_S；采用标准FFT最大相关系数配准方法对InSAR主副复图像I_M和I_S进行像素级的整体粗配准，得到整体粗配准后的InSAR主副复图像，分别记为和步骤2、对InSAR主副复图像进行整体粗分割：将步骤1得到的粗配准后InSAR主副复图像和均匀划分为9个子块图像，得到9个子块均匀划分后的第l个InSAR主副子块复图像，分别记为和l＝1,2,…,9，其中l为自然数，l表示复图像和均匀划分为9个子块图像后的第l个子块，和分别表示为9个子块均匀划分后的第1个InSAR主副子块复图像，和分别表示为9个子块均匀划分后的第9个InSAR主副子块复图像；采用标准FFT最大相关系数配准方法对第1个InSAR主副子块复图像和进行0.1像素级的整体精配准，得到复图像和间的行偏移量记为β_x，得到复图像和间的列偏移量记为β_y；采用标准FFT最大相关系数配准方法对第9个InSAR主副子块复图像和进行0.1像素级的整体精配准，得到复图像和间的行偏移量记为δ_x，得到复图像和间的列偏移量记为δ_y；采用公式计算得到InSAR主副复图像和粗分割的行分割数，记为M₀，其中表示上取整运算，|·|表示绝对值运算；采用公式计算得到InSAR主副复图像和粗分割的列分割数，记为N₀，其中表示上取整运算，|·|表示绝对值运算；将步骤1得到的粗配准后InSAR主副复图像和均匀划分为M₀×N₀个子块图像，得到M₀×N₀个子块均匀划分后第i行和第j列的InSAR主副子块复图像分别记为和i＝1,…M₀，j＝1,…N₀，其中表示图像均匀划分为M₀×N₀个子块图像后的第i行和第j列的子块复图像，表示图像均匀划分为M₀×N₀个子块图像后的第i行和第j列的子块复图像，i和j为自然数，i表示图像和均匀划分为M₀×N₀个子块图像后的第i个行子块，j表示图像和均匀划分为M₀×N₀个子块图像后的第j个行子块；步骤3、初始化InSAR主副复图像四叉树分割亚像素配准的参数：初始化InSAR主副复图像四叉树分割亚像素配准的参数，包括：最小分割图像的行数，记为S₁；最小分割图像的列数，记为S₂；图像相关系数变化的阈值，记为T_ρ；步骤4、对粗分割的InSAR主副复图像进行四叉树分割亚像素配准：将步骤2得到的M₀×N₀个子块均匀划分后InSAR主副子块复图像和i＝1,…M₀，j＝1,…N₀，作为待分割配准的InSAR主副复图像，采用步骤4.1到步骤4.4的图像四叉树分割亚像素配准方法进行亚像素配准，得到图像四叉树分割亚像素配准后的InSAR主副子块复图像分别记为和i＝1,…M₀，j＝1,…N₀；图像四叉树分割亚像素配准方法的具体流程：步骤4.1到步骤4.4：步骤4.1、对待分割配准的InSAR主副复图像进行整体亚像素精配准：将待分割配准的InSAR主副复图像，分别记为B_M和B_S；采用标准FFT最大相关系数配准方法对复图像B_M和B_S进行0.1像素级的整体亚像素精配准，得到整体亚像素精配准后的InSAR主副复图像，分别记为和采用标准复图像相关系数计算公式，计算得到复图像和的平均相关系数，记为ρ₀；步骤4.2、对精配准后InSAR主副复图像进行四叉树分割：将步骤4.1得到的整体亚像素精配准后InSAR主副复图像和均匀划分为4个子块图像，得到复图像均匀划分为4个子块图像后的第1个子块至第4个子块复图像分别记为和得到复图像均匀划分为4个子块图像后的第1个子块至第4个子块复图像分别记为和步骤4.3、对四叉树分割后InSAR主副子块复图像进行整体亚像素配准：对步骤4.2得到的第1个主副子块复图像和采用标准FFT最大相关系数配准方法对复图像和进行0.1像素级的整体亚像素精配准，得到整体亚像素精配准后的InSAR主副子块复图像，分别记为和采用标准复图像相关系数计算公式，计算得到复图像和的平均相关系数，记为ρ1；对步骤4.2得到的第2个主副子块复图像和采用标准FFT最大相关系数配准方法对复图像和进行0.1像素级的整体亚像素精配准，得到整体亚像素精配准后的InSAR主副子块复图像，分别记为和采用标准复图像相关系数计算公式，计算得到复图像和的平均相关系数，记为ρ₂；对步骤4.2得到的第3个主副子块复图像和采用标准FFT最大相关系数配准方法对复图像和进行0.1像素级的整体亚像素精配准，得到整体亚像素精配准后的InSAR主副子块复图像，分别记为和采用标准复图像相关系数计算公式，计算得到复图像和的平均相关系数，记为ρ₃；对步骤4.2得到的第4个主副子块复图像和采用标准FFT最大相关系数配准方法对复图像和进行0.1像素级的整体亚像素精配准，得到整体亚像素精配准后的InSAR主副子块复图像，分别记为和采用标准复图像相关系数计算公式，计算得到复图像和的平均相关系数，记为ρ₄；步骤4.4、对每一个主副子块复图像的四叉树分割亚像素配准进行判定：对步骤4.3精配准后得到的第1个主副子块复图像和进行判定，如果相关系数满足|ρ₁‑ρ₀|＞T_ρ且复图像和的行数和列数分别大于S₁和S₂，则将复图像和分别赋值与步骤4.1的待分割配准InSAR主副复图像B_M和B_S，然后重新执行步骤4.1到步骤4.4；如果相关系数满足|ρ₁‑ρ₀|≤T_ρ或复图像和的行数和列数分别小于S₁和S₂，复图像和即为InSAR主副复图像和四等分分割后第1个子块的最终复图像精配准结果；其中ρ₀为步骤4.1中得到的复图像和的平均相关系数，ρ₁为步骤4.3中得到的复图像和的平均相关系数，S₁和S₂为步骤3中初始化得到的最小分割图像的行数和列数，T_ρ为步骤3中初始化得到的图像相关系数变化的阈值；对步骤4.3精配准后得到的第2个主副子块复图像和进行判定，如果相关系数满足|ρ₂‑ρ₀|＞T_ρ且复图像和的行数和列数分别大于S₁和S₂，则将复图像和分别赋值与步骤4.1的待分割配准InSAR主副复图像B_M和B_S，然后重新执行步骤4.1到步骤4.4；如果相关系数满足|ρ₂‑ρ₀|≤T_ρ或复图像和的行数和列数分别小于S₁和S₂，复图像和即为InSAR主副复图像和四等分分割后第2个子块的最终复图像精配准结果；其中，ρ₂为步骤4.3中得到的复图像和的平均相关系数；对步骤4.3精配准后得到的第3个主副子块复图像和进行判定，如果相关系数满足|ρ₃‑ρ₀|＞T_ρ且复图像和的行数和列数分别大于S₁和S₂，则将复图像和分别赋值与步骤4.1的待分割配准InSAR主副复图像B_M和B_S，然后重新执行步骤4.1到步骤4.4；如果相关系数满足|ρ₃‑ρ₀|≤T_ρ或复图像和的行数和列数分别小于S₁和S₂，图像和即为InSAR主副复图像和四等分分割后第3个子块的最终复图像精配准结果；其中，ρ₃为步骤4.3中得到的复图像和的平均相关系数；对步骤4.3精配准后得到的第4个主副子块复图像和进行判定，如果相关系数满足|ρ₄‑ρ₀|＞T_ρ且复图像和的行数和列数分别大于S₁和S₂，则将复图像和分别赋值与步骤4.1的待分割配准InSAR主副复图像B_M和B_S，然后重新执行步骤4.1到步骤4.4；如果相关系数满足|ρ₄‑ρ₀|≤T_ρ且复图像和的行数和列数分别小于S₁和S₂，图像和即为InSAR主副复图像和四等分分割后第4个子块的最终复图像精配准结果；其中，ρ₄为步骤4.3中得到的复图像和的平均相关系数；步骤5、对四叉树分割亚像素配准后得到的所有子块复图像进行合并：对步骤4中得到图像四叉树分割亚像素配准后的InSAR主副子块复图像和i＝1,…M₀，j＝1,…N₀，按照位置顺序依次进行合并，得到InSAR主副复图像I_M和I_S最终的亚像素精配准结果，分别记为Q_M和Q_S。