[发明专利]顾及多维度的合成孔径雷达影像Voronoi多边形镶嵌方法

说明书

本发明公开了一种顾及多维度的合成孔径雷达影像Voronoi多边形镶嵌方法，所述方法包括：对经过预处理后的SAR数字正射影像进行快速镶嵌，生成镶嵌底图影像；利用八邻域搜索算法，提取每幅经过预处理后的SAR数字正射影像的边界矢量范围；基于提取的矢量范围，确定经过预处理后的SAR数字正射影像间的重叠区；对每个重叠区进行Voronoi复杂多边形探测，并对探测到的复杂多边形进行简化，分解成简化的SAR数字正射影像；对简化的SAR数字正射影像进行镶嵌。本发明先生成镶嵌底图影像，然后采用顾及多维度的扩展重叠面的Voronoi接缝线和线性加权平滑镶嵌处理，从而可极大提高镶嵌效率和镶嵌效果。

技术领域

本发明涉及图像处理技术领域，特别涉及一种顾及多维度的合成孔径雷达影像Voronoi多边形镶嵌方法。

背景技术

合成孔径雷达技术(SAR)诞生于1951年，它通过收集和记录目标、背景在微波波段内的电磁波辐射、散射能量，利用信号处理技术加工整理，压缩成一幅SAR影像，提取识别目标物体或现象的有用信息，广泛应用于测绘地形地物、检测海洋、探测地球资源和侦察监视军事目标等。

SAR影像广泛用于制作数字正射影像(DOM)、数字高程模型(DEM)，成为自然资源不可或缺的基础遥感影像产品，服务自然资源山、水、林、田、湖、草的监测监管。在应用数字正射影像图DOM时，需求目标是重大工程或省市县等范围较大的区域，单幅数字正射影像图DOM的应用往往不能满足实际需求，因此需要将多幅数字正射影像图DOM镶嵌融合成一张大图，从全局角度开展深化应用。

在SAR影像应用于制作数字正射影像图(DOM)时，SAR影像会受到几何畸变和几何定位精度的影响，几何畸变如近距离压缩、透视收缩、叠掩以及雷达阴影，几何定位主要是与实际地理位置的偏差，造成应用受限。此外，卫星在不同成像模式、不同轨道、不同时间获取的影像，影像的辐射质量会存在较大差异，同样造成应用困难。比如，影像内部辐射质量不一致，影像间存在色差。单幅SAR影像内部辐射质量不均匀问题，一般是由于成像角度、地形、雷达天线方向图的变化及特殊地物的强后向散射引起的。对于雷达影像内部辐射质量不一致的问题，现有技术采用内定标方法、辐射定标、辐射干扰校正、低通滤波、Mask方法、多尺度的匀光方法、高斯低通滤波器、小波变换等改善影像内部辐射不一致问题。针对影像间色差问题，主要原因有雷达卫星在不同时间、不同成像模式、不同角度、升降轨不同等。比如在制作高分三号全国雷达遥感正射影像图时，有13种成像模式，制图时使用精细条带1模式数据287、精细条带2数据1313景、标准条带模式53景、窄幅扫描模式5景、全极化条带1模式211景，众多影像间成像模式多、分辨率差异大、幅宽不一致、存在升降轨数据、时间跨度大，导致复杂影像在镶嵌融合时肯定存在影像间色差问题。

在获得多幅辐射质量平衡、色差相对一致的数字正射影像图DOM基础上，开展雷达遥感影像镶嵌进而获得更大的影像。现有技术一般采用接缝线生成算法、常规Voronoi图的影像接缝线生成算法、考虑重叠面Voronoi图的影像接缝线生成算法、twin snakes算子、Dijkstra最短路径搜索算法、遗传算法、联合概率密度等方法完成影像镶嵌处理。常规Voronoi图的影像接缝线方法，对于重叠度较小的影像，容易出现不被任何影像覆盖的情况，造成镶嵌后的影像中间出现无效区域。考虑重叠面Voronoi图的影像接缝线生成算法，对于重叠度较大的影像容易出现接缝线不唯一的现象，导致拼接后影像出现裂缝。twinsnakes方法，由于蛇形算法存在局部最小或最大的问题，并且蛇形函数对控制蛇的顶点关系的变量非常敏感，造成丢失全局最小值区域并在局部或全局最大值出停止。

Dijkstra最短路径搜索方法，由于盲目搜索实质上是一种穷举搜索策略，会产生路径组合爆炸的问题，搜索效率低下，耗费过多的计算空间和时间。综上所述，传统方法多是基于小范围、使用同一方向的数据进行镶嵌处理，造成漏洞或者效率低下问题，同时没有顾及不同影像大小、不同方向、不同时间的数据，导致大范围的影像应用停留在单幅影像或小范围的镶嵌影像的应用，没有发挥海量遥感影像数据的优势，数据利用率低。