[发明专利]一种多波段太阳图像配准的方法

说明书

本发明公开了一种多波段太阳图像配准的方法，属于天文技术和数字图像处理领域。本发明首先通过平滑和下采样获得待配准图像和参考图像的图像金字塔，利用图像金字塔进行配准，从下采样的最低分辨率开始，逐渐增加配准分辨率，相比直接利用原始分辨率计算的方式可以大大减少计算量，提升配准的精度与配准的效率；同时配准过程中基于灰度信息参与相似性度量计算，解决了传统基于特征的配准方式在太阳图像配准中特征点不足、配准效果不好的问题。

技术领域

本发明涉及一种多波段太阳图像配准的方法，属于天文技术和数字图像处理领域。

背景技术

太阳是距离地球最近的恒星，是地球的生命之源，太阳活动与人类的生活息息相关。活动剧烈期的太阳辐射出大量紫外线、x射线、粒子流和强射电波，因而往往引起地球上极光、磁暴和电离层扰动等现象。因此，对于太阳活动的研究就显得格外重要。在研究太阳图像的观测数据时，由于观测设备、观测地点、观测会存在很大的差异，因此需要将差异性较大的数据进行对比、研究和分析，从而发挥这些数据在不同波段、不同视场的观测优势。这就需要对不同波段的太阳图像进行配准。

由于太阳表面实际上是的一种炽热气体的巨大漩涡，内部结构通常具有微小的不规则运动，因此不易于特征提取和判断，因此使用传统的基于特征的图像配准方式，不容易找到足够的特征点来进行配准。基于迭代优化的配准方法能够实现太阳图片的配准，但是由于图片的分辨率过大，计算量比较大，配准的效率慢。

发明内容

本发明提供了一种多波段太阳图像配准的方法，可以对多波段太阳图像进行配准。

本发明的技术方案是：一种多波段太阳图像配准的方法，所述方法步骤包括：

步骤1：对待配准图像m₁和参考图像f₁进行n-1次平滑和下采样处理，分别得到两个图像的n层金字塔：m₁,m₂,...,m_n、f₁,f₂,...,f_n，接着执行步骤2；其中，m_n表示待配准图像金字塔的第n层，f_n表示参考图像金字塔的第n层；

步骤2：从m_n开始，利用配准参数对待配准图像m_j进行转换得到转换后的待配准图像m_j'，接着执行步骤3；其中，配准参数包括缩放量、旋转角度以及偏移值，j＝1,2,...,n；

步骤3：计算转换后的待配准图像m_j'与参考图像f_j的相似性度量，接着执行步骤4；

步骤4：判断相似性度量是否达到收敛，若未收敛则判断是否达到了预设的迭代最大次数，如果没收敛，且没有达到最大迭代次数，则采用寻优策略寻找配准参数使得相似性度量最小，并根据寻找的配准参数重复步骤2、3；如果是收敛，或者是未收敛但是达到了最大迭代次数，则执行步骤5；

步骤5：判断此时j的值是否等于1，不同则保留上一步骤4最新得到的配准参数，作为步骤2的配准参数，将j值减1，重复步骤2、3、4；如果相同则得到最优配准参数，以及输出基于最优配准参数转换后的图像m₁'作为配准后图像。

所述步骤1中的平滑处理利用相同缩放因数的高斯核函数进行卷积来实现。

所述缩放因数取值为2。

所述下采样通过删除平滑处理结果的所有的偶数行和列来实现。

所述n取值为4。

所述相似性度量采用均方根误差。

所述寻优策略具体为：