[发明专利]一种基于影像配准的控制点影像库匹配方法及其装置

说明书

技术领域

本发明属于测绘科学与技术领域，涉及一种基于影像配准的控制点影像库匹配方法。该方法基于控制点影像地理坐标信息，消除影像几何畸变；采用分级策率，特征点松弛匹配的方法，进行影像配准；最后利用距离条件约束得到最终匹配结果。该方法具有简单实用、匹配概率高的特点。

背景技术

几何纠正是图像处理的一个基本过程，无论是共线方程法还是多项式纠正法，都需要利用地面控制点来解算转换矩阵以实现几何纠正。传统的控制点选取工作效率低，缺乏组织和管理。因此，建立控制点影像库以实现控制点的自动选取就非常必要了。

张继贤等较早研究了建立大型控制点数据库的原理和方法，介绍了如何从数据库中提取控制点进行相关匹配。陈启浩等人研究了控制点影像库的设计、组织结构和控制点的查询方式。陈功等提出了利用控制点影像库进行影像自动匹配，然后根据相关系数评价匹配点的可靠性，并采用点位预测和金字塔策略来提高搜索速度，考虑了影像块的旋转变形，通过引入最小二乘匹配使配准达到了子像素精度。法国地理院工程师布蓝先生和SEP公司合作，在VIPS系统上发展了数字化获取控制点子影像和建立影像库的方法，通过地图选取控制点影像，并进行地理坐标量测获取坐标信息，然后可根据需进行纠正的图像的坐标范围调出相应的控制点子影像通过自动相关，找到新卫星影像上控制点的位置。

虽然已经对基于控制点影像库的控制点自动选取进行了多方面的研究，但在实际应用中仍然存在不足。大部分控制点影像库的设计没有考虑具有旋转和尺度变化的影像，缺乏对不同比例尺和方位影像的适应性；基于单点(局部)的影像匹配策略仅靠孤立点处的影像信息，不易消除多匹配或假匹配问题；传统相关系数法无法应用于辐射特性不一致的影像或点位。

发明内容

本发明所要解决的问题是：提供一种基于影像配准的控制点影像库匹配方法。该方法首先基于控制点影像地理坐标信息确定待匹配影像中的待匹配区域的大致范围，并对待匹配区域进行几何畸变改正，得到待配准区域。然后采用分级匹配策略，特征点松弛法匹配，对控制点影像与待配准区域进行影像配准，利用整幅控制点影像的信息对控制点影像的匹配进行约束。在配准结果中，选择距离控制点影像中心最接近的特征点匹配结果作为最终匹配结果。使用该方法进行控制点影像库中的控制点匹配，取得了较好的匹配成功率。

一种基于影像配准的控制点影像库匹配方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1，由几何畸变消除模块以控制点影像为参考影像消除待匹配影像的几何畸变，获取金字塔影像匹配的待配准区域；

步骤2，由金字塔影像匹配模块将控制点影像与步骤1完成后的待配准区域进行分级松弛匹配；

步骤3，由匹配结果获取模块在步骤2完成后的匹配结果点集中选择距离控制点影像中心最近的匹配结果作为最终匹配结果。

在上述的一种基于影像配准的控制点影像库匹配方法，所述的步骤1中，具体的操作步骤如下：

步骤1.1，参数获取单元读取影像坐标解算函数和高程基准面：即参数获取单元由影像参数获得控制点影像传感器成像几何模型坐标正解函数f_C、待匹配影像传感器成像几何模型坐标正解函数f_P、控制点影像传感器成像几何模型坐标反解函数f_C′、待匹配影像传感器成像几何模型坐标反解函数f_P′，以及待匹配影像平均高程值Z_P，令Z_P为高程基准面。

步骤1.2由待配准区域获取单元读取控制点影像四个角点的影像坐标(x_Ci，y_Ci)，则四个角点围城一个区域P_C；将区域P_C扩张k个像素，得到一个区域P_C′，用来计算在待匹配影像中的待匹配区域范围，P_C′四个角点坐标为(x_C1-k，y_C1-k)，(x_C2+k，y_C2-k)，(x_C3-k，y_C3+k)，(x_C4+k，y_C4+k)；