有效
具有辐射和旋转不变性的两阶段异源遥感图像配准方法
杜兰、周可儿、郭昱辰、周宇
西安电子科技大学
摘要
本发明公开了一种具有辐射和旋转不变性的两阶段异源遥感图像配准方法,包括:对待配准图像组进行WLD滤波得到待配准图像组的WLD结构显著图及WLD方向图序列;基于WLD结构显著图和WLD方向图序列构建待配准图像组的特征描述向量;根据特征描述向量匹配待配准图像组间的特征点得到旋转参考点对;根据旋转参考点对提取待配准图像组的WLD结构特征描述向量,并根据WLD结构特征描述向量再次匹配待配准图像组间的特征点得到多对最终匹配点对;根据最终匹配点对配准待配准图像组。本发明能够增强配准精度和效果。
1.一种具有辐射和旋转不变性的两阶段异源遥感图像配准方法,其特征在于,包括:对待配准图像组进行增强韦伯局部描述子WLD滤波得到所述待配准图像组的WLD结构显著图及WLD方向图序列,其中,所述待配准图像组包括拍摄场景相同的参考图像和待配准图像,所述WLD方向图序列包括与多个方向一一对应的WLD方向图;基于所述WLD结构显著图和所述WLD方向图序列构建所述待配准图像组的特征描述向量;根据所述特征描述向量匹配所述待配准图像组间的特征点,得到所述待配准图像组的旋转参考点对,其中,所述旋转参考点对包括一对分别来自所述参考图像和所述待配准图像的匹配点;根据所述旋转参考点对提取所述待配准图像组的WLD结构特征描述向量,并根据所述WLD结构特征描述向量再次匹配所述待配准图像组间的特征点,得到所述待配准图像组的多对最终匹配点对;根据所述最终匹配点对配准所述待配准图像组。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述待配准图像组中的至少一个图像为合成孔径雷达图像;其中,所述WLD结构显著图满足下述公式:其中:ξ(p)为所述待配准图像或者所述参考图像中的一个像素点p的WLD结构显著图,N(p)为以像素点p为中心的矩形邻域中的像素点集合,q∈N(p)表示像素点q为N(p)中的一个像素点,M(q)为以像素点q为中心的矩形邻域中的像素点集合,m∈M(q)表示像素点m为M(q)中的一个像素点,I(m)为像素点m的像素值,σ为标准差参数,m x 、m y 分别为像素点m的x轴坐标值、y轴坐标值,q x 、q y 分别为像素点q的x轴坐标值、y轴坐标值。
3.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述基于所述WLD结构显著图和所述WLD方向图序列构建所述待配准图像组的特征描述向量,包括:基于所述WLD结构显著图提取所述待配准图像组的特征点;根据所述WLD结构显著图及所述WLD方向图序列确定每个特征点的多个一维的第一WLD直方图,其中,所述第一WLD直方图中包括与所述多个方向一一对应的图柱;叠加同一个特征点的第一WLD直方图得到所述特征点的叠加后的第一WLD直方图;将所述叠加后的第一WLD直方图中最高的图柱所对应的方向作为所述特征点的第一主方向;根据WLD第一主方向图和所述WLD结构显著图确定所述特征点的特征描述向量,其中,所述WLD第一主方向图为所述第一主方向对应的WLD方向图,所有特征点的特征描述向量构成所述待配准图像组的特征描述向量。
4.根据权利要求3所述的方法,其特征在于,所述根据WLD第一主方向图和所述WLD结构显著图确定所述特征点的特征描述向量,包括:在所述WLD结构显著图和所述WLD第一主方向图上以所述特征点为中心截取圆形邻域得到第一圆形区域;根据不同的角度和半径划分所述第一圆形区域得到第一子区域;根据所述WLD结构显著图和所述WLD第一主方向图统计每个所述第一子区域内二维的第二WLD直方图;将每个所述第一子区域的第二WLD直方图向量化后依次进行拼接、归一化处理得到所述特征点的特征描述向量。
5.根据权利要求3所述的方法,其特征在于,所述根据所述特征描述向量匹配所述待配准图像组间的特征点,得到所述待配准图像组的旋转参考点对,包括:计算所述参考图像的特征描述向量与所述待配准图像的特征描述向量间的欧式距离;将欧式距离最近的一对特征描述向量所对应的特征点作为一对第一匹配点对;估计每对所述第一匹配点对的误差,将估计误差最小的第一匹配点对作为所述旋转参考点对。
6.根据权利要求3所述的方法,其特征在于,所述根据所述旋转参考点对提取所述待配准图像组的WLD结构特征描述向量,包括:计算从所述参考图像中的特征点指向所述旋转参考点的相对方向得到所述特征点的第二主方向;在所述WLD结构显著图和WLD第二主方向图上以所述特征点为中心截取圆形邻域得到第二圆形区域,其中,WLD第二主方向图为所述第二主方向对应的WLD方向图;将所述第二圆形区域旋转至所述第二主方向并按照不同角度和半径划分旋转后的第二圆形区域得到第二子区域;根据所述WLD结构显著图和所述WLD第二主方向图统计所述第二子区域二维的第三WLD直方图;将每个所述第二子区域的第三WLD直方图向量化后依次进行拼接、归一化处理得到所述特征点的WLD结构特征描述向量。
7.根据权利要求3所述的方法,其特征在于,所述根据所述WLD结构特征描述向量再次匹配所述待配准图像组间的特征点,得到所述待配准图像组的多对最终匹配点对,包括:计算所述参考图像的WLD结构特征描述向量与所述待配准图像的WLD结构特征描述向量间的欧式距离;根据最近邻欧式距离构建所述待配准图像组的第二匹配点对,并根据最近邻欧式距离与次近邻欧式距离剔除所述第二匹配点对中不满足预设条件的匹配点,得到所述最终匹配点对。
8.一种具有辐射和旋转不变性的两阶段异源遥感图像配准装置,其特征在于,包括:滤波模块,所述滤波模块用于对待配准图像组进行增强韦伯局部描述子WLD滤波得到所述待配准图像组的WLD结构显著图及WLD方向图序列,其中,所述待配准图像组包括拍摄场景相同的参考图像和待配准图像,所述WLD方向图序列包括与多个方向一一对应的WLD方向图;特征提取模块,所述特征提取模块用于基于所述WLD结构显著图和所述WLD方向图序列构建所述待配准图像组的特征描述向量;配准模块,所述配准模块用于根据所述特征描述向量匹配所述待配准图像组间的特征点,得到所述待配准图像组的旋转参考点对,其中,所述旋转参考点对包括一对分别来自所述参考图像和所述待配准图像的匹配点;所述特征提取模块还用于根据所述旋转参考点对提取所述待配准图像组的WLD结构特征描述向量,并根据所述WLD结构特征描述向量再次匹配所述待配准图像组间的特征点,得到所述待配准图像组的多对最终匹配点对;所述配准模块还用于根据所述最终匹配点对配准所述待配准图像组。
9.一种电子设备,包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中的计算机程序,其特征在于,所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1-7任一项所述的方法。
10.一种计算机可读存储介质,所述计算机可读存储介质存储有计算机程序,其特征在于,所述计算机程序被所述电子设备执行时实现如权利要求1-7任一项所述的方法。



