[发明专利]基于区域的遥感图像配准方法

权利要求书

1.一种基于区域的遥感图像配准方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)输入参考图像I和待配准图像J；

(2)建立参考图像I和待配准图像J高斯尺度空间:

(2a)利用下式分别计算参考图像I和待配准图像J的高斯尺度空间各层的尺度值：σ_i＝σ₀·c^(i-1)，其中，σ_i为第i层的尺度值，i＝1,2...,8,σ₀为第一层的尺度值，σ₀＝1.6，c为每层的尺度比，取值为2^1/3；

(2b)用各层的尺度值σ_i分别对参考图像I和待配准图像J进行高斯滤波，得到参考图像I的高斯尺度空间图像I_i和待配准图像J的高斯尺度空间图像J_i；

(3)分别对参考图像I和待配准图像J生成素描图：

(3a)用具有不同方向和尺度的边线模板分别检测参考图像I和待配准图像J，分别获得参考图像I和待配准图像J每个像素对各个模板的响应值，其中尺度个数N取值为3，方向个数M取值为18；

(3b)分别对参考图像I和待配准图像J的每一个像素，以各个边线模板的最大响应值作为该像素的奇异性强度，以最大响应值对应的模板的方向作为该像素的局部方向，分别形成参考图像强度图D₁和待配准图像强度图D₂，用Canny边缘检测中的非极大抑制方法分别对参考图像强度图D₁和待配准图像强度图D₂进行检测，得到参考图像建议草图C₁和待配准图像建议草图C₂；

(3c)选取参考图像建议草图C₁中具有最大强度的像素，把参考图像建议草图C₁中与该像素连通的像素连接形成初始建议线段，生成一个参考图像初始素描图S₁；选取待配准图像建议草图C₂中具有最大强度的像素，把待配准图像建议草图C₂中与该像素连通的像素连接形成初始建议线段，生成一个待配准图像初始素描图S₂；

(3d)利用边线模型分别评价参考图像初始素描图S₁和待配准图像初始素描图S₂的编码长度增益△L，设置阈值t＝10：若△L<t，则拒绝接受该建议线段，否则，接受该建议线段，将其添加到初始素描图S₁和初始素描图S₂，并搜索满足该线段末端像素与其余像素在平均拟合误差内的分割线作为新建议线段；

(3e)判断是否搜索到新建议线段：若搜索到新建议线段，则返回步骤(3d),否则结束，即分别得到最终的参考图像素描图和待配准图像素描图；

(4)根据素描图对高斯尺度空间图像进行区域划分：

(4a)将参考图像I的素描图中不为0的像素对应的高斯尺度空间图像I_i中的像素所组成的区域，划作为参考图像的高斯尺度空间图像I_i的非结构区域F_i；将参考图像I素描图中为0的像素对应的高斯尺度空间I_i图像中像素组成的区域，划作为参考图像的高斯尺度空间图像I_i的结构区域G_i；

(4b)将待配准图像J的素描图中不为0的像素对应的高斯尺度空间图像J_i中的像素组成的区域，划作为待配准图像的高斯尺度空间图像J_i的非结构区域K_i；将待配准图像J素描图中为0的像素对应的高斯尺度空间J_i图像中像素组成的区域，划作为待配准图像的高斯尺度空间图像J_i的结构区域S_i；

(5)在高斯尺度空间图像的结构区域和非结构区域检测特征点：

(5a)用Harris方法分别检测参考图像的高斯尺度空间图像I_i的结构区域G_i的特征点和待配准图像的高斯尺度空间图像的J_i的结构区域S_i的特征点；

(5b)用SIFT方法分别检测参考图像的高斯尺度空间图像I_i的非结构区域F_i的特征点和待配准图的高斯尺度空间图像的非结构区域K_i的特征点；

(5c)将参考图像的高斯尺度空间图像I_i在结构区域G_i和非结构区域F_i检测到的特征点相结合，得到参考图像的特征点集p₁；将待配准图像的高斯尺度空间图像J_i在结构区域S_i和非结构区域K_i检测到的特征点相结合，得到待配准图像的特征点集p₂；

(6)用SIFT描述子方法分别对参考图像的特征点集p₁和待配准图像的特征点集p₂生成描述子：

(6a)分别以参考图像特征点集p₁和待配准图像特征点集p₂中的的每一个特征点为中心，划分d×d个子区域，并在子区域中计算特征点邻域像素的梯度幅度和梯度方向，得到梯度方向直方图，其中d取值为4；将梯度方向直方图中大于最大值0.8倍的数值对应的梯度方向作为特征点的主方向；将坐标轴旋转到特征点的主方向上，确保特征点描述子的旋转不变性；

(6b)在以特征点为中心，每个子区域中计算所有像素在8个方向上的梯度幅度和梯度方向，每个子区域得到一个8维梯度直方图，最后将d×d个区域的梯度方向向量组合形成一个128维的特征点描述子；

(7)用ransac方法对参考图像的特征点集p₁和待配准图像的特征点集p₂生成的描述子进行匹配，得到配准参数P：

(7a)用最近邻匹配法对参考图像的特征点集p₁和待配准图像的特征点集p₂的描述子生成初始匹配对；

(7b)随机选择3个初试匹配对，使用仿射变换模型计算变换参数集P1，并对计数器C清零；

(7c)在余下的初始匹配对中，随机选择一个匹配对(V_i，V_i')，计算V_i经变换参数集P1映射后的特征点V_i^*，如果|V_i^*-V_i'|<d,则认为V_i满足变换参数P1，其中d取值为3，计数器C加1，V_i为参考图像的描述子，V_i'为待配准图像的描述子；

(7d)将计数器C与阈值m进行比较，m为特征点匹配数的1/4：如果计数器C>m，则将(7b)得到的变换参数集P1作为最终配准参数集P；否则，返回(7c)继续执行，直到所有的匹配点对都被计算完且计数器的值仍没有超出预先设定的阈值n＝1000为止，再选择计数器C最大时所对应的变换参数集P1作为最终配准参数集P；

(8)利用配准参数P，对待配准图像进行几何变换，得到配准结果。