[发明专利]基于拓扑结构约束的导航设备红外与光学异源配准方法

权利要求书

1.基于拓扑结构约束的导航设备红外与光学异源配准方法，其特征在于：包括下列步骤：

S1、标定光学图像特征点；

S2、寻找红外图像特征点；

S3、构建以三角形为单元的拓扑结构网络；

S4、构建三角结构网络相似性度量函数；

S5、求解红外和光学图像的空间变换关系。

2.根据权利要求1所述的基于拓扑结构约束的导航设备红外与光学异源配准方法，其特征在于：所述S1中标定光学图像特征点的方法为：根据发热元器件的发热量和反射率来定位发热元器件的位置，获取发热元器件的中心点位置信息，作为光学图像的特征点。

3.根据权利要求1所述的基于拓扑结构约束的导航设备红外与光学异源配准方法，其特征在于：所述S2中寻找红外图像特征点的方法为：利用电路板上前后发热量的变化，对红外差分图像进行二值化阈值分割，并提取发热区域质心。

4.根据权利要求1所述的基于拓扑结构约束的导航设备红外与光学异源配准方法，其特征在于：所述S3中构建以三角形为单元的拓扑结构网络的方法为：将红外图像和光学图像上的特征点各自组成若干个三角网络，红外图像上提取出N个特征点，则相应的会有个三角网络，光学图像上提取出M个特征点，相应会有个三角网络，组成三角网络的三个顶点分别是A(x_i,y_i)、B(x_j,y_j)、C(x_k,y_k)，其中i、j、k分别是三个点在整个红外图像的点集索引值，将这三个点首尾相连组成三个向量，其中对应A点的角用θ_i表示、B点用θ_j表示、C点用θ_k表示，角度的求解方式为：

然后将求得的三个角按从小到大的顺序排列。

5.根据权利要求1所述的基于拓扑结构约束的导航设备红外与光学异源配准方法，其特征在于：所述S4中构建三角结构网络相似性度量函数的方法为：求出在角度上的相似三角网络，相似性度量准则为

其中，θ_p为两个三角网络的三个角的差的绝对值之和，θ_Ii为红外图像上三角网络的角度，θ_Oi为光学图像上三角网络的角度，其中i＝1,2,3，对计算得到的所有θ_p进行排序，从中选取θ_p小于一定阈值的相似三角网络。

6.根据权利要求1所述的基于拓扑结构约束的导航设备红外与光学异源配准方法，其特征在于：所述S5中求解红外和光学图像的空间变换关系的方法为：图像配准在数学上可以表示为：I₁(x,y)＝g(I₂(f(x,y)))，其中I₁、I₂分别为参考图像和待配准图像，f为二维坐标变换函数，g为一维坐标变换函数，通过坐标之间的位置关系确定理想的f函数，所述函数f用全局变换模型来描述，从而确定图像点与点之间的对应关系，根据求得的红外和光学图像上的相似三角形找到至少三个对应点的坐标，根据对应的特征点得到两幅图像的仿射变换关系，Y＝AX，其中表示红外图像上的特征点，表示光学图像的特征点；表示两幅图像之间的仿射矩阵，从而推导出A＝((X^TX)^-1X^TY)^T，然后将求出的仿射矩阵代入全局变换模型，得到与红外图像对应的光学图像，从而完成异源配准。

7.根据权利要求6所述的基于拓扑结构约束的导航设备红外与光学异源配准方法，其特征在于：所述全局变换模型采用射影变换模型，所述射影变换模型可以反映从不同位置和角度获取同一场景的任意两幅图像间的对应关系，将两幅图像恢复到同一位置的射影关系为：

其中w＝a₃₁x+a₃₂y+a₃₃为比例因子，射影变换不再保证变换前后的平行性关系，需要计算9个参数，在任意三点不共线的前提下，需要两幅图像中四个对应点即可唯一地确定所需参数。