[发明专利]基于薄板样条插值的非线性SAR图像几何校正方法

摘要

本发明公开了一种基于薄板样条插值的非线性SAR图像几何校正方法，主要解决现有技术无法精确校正图像非线性失真的问题。其实现步骤是：1.利用SIFT‑Like算法分别提取基准图和实时图的特征点；2.利用相似性度量法在基准图和实时图的特征点中选取匹配点；3.利用RANSAC算法对匹配点进行提纯并求解仿射变换矩阵，得到精确的仿射变换模型，即图像的线性映射关系；4.利用薄板样条插值函数在仿射变换模型上对仿射变换矩阵与实际情况的误差进行局部非线性拟合，得到图像的非线性映射关系，实现对实时图的精确几何校正。本发明能消除非线性几何畸变的影响，提高了校正精度，可用于对雷达接收图像信号非线性失真的精确几何校正。

主权项

1.基于薄板样条插值的非线性SAR图像几何校正方法，包括有如下步骤：(1)将通过星载数据获得的无失真图像作为基准图，利用SIFT‑Like算法分别提取基准图与机载的实时图特征点；(2)根据相似性度量法在基准图特征点和机载实时图特征点中选取出两者的匹配点作为仿射变换模型的控制点，再利用RANSAC算法对控制点进行提纯，求解基准图和实时图这两幅图像各点之间的仿射变换关系，即仿射变换矩阵，得到精确的仿射变换模型；(3)利用薄板样条插值函数在仿射变换模型上对仿射矩阵与实际情况的误差进行局部非线性拟合，实现对实时图的精确几何校正；其中利用薄板样条插值函数在仿射变换模型上对仿射矩阵与实际情况的误差进行局部非线性拟合，按如下步骤进行：(3a)建立基于薄板样条函数TPS图像之间映射关系数学模型：其中，X′，Y′分别表示实时图上匹配点(X′,Y′)的横坐标和纵坐标，X，Y分别表示基准图上与(X′,Y′)对应的匹配点(X,Y)的横坐标和纵坐标，f1表示实时图匹配点横坐标X′与基准图匹配点(X,Y)之间的映射关系，f2表示实时图匹配点纵坐标Y′与基准图匹配点(X,Y)之间的映射关系；A1+A2X+A3Y，C1+C2X+C3Y分别表示匹配点对(X′,Y′)与(X,Y)之间在横坐标方向和纵坐标方向上的线性映射关系，A1表示横坐标方向上线性映射常系数，A2表示横坐标方向上与X有关的线性映射系数，A3表示横坐标方向上与Y有关的线性映射系数，C1表示纵坐标方向上线性映射常系数，C2表示纵坐标方向上与X有关的线性映射系数，C3表示纵坐标方向上与Y有关的线性映射系数；分别表示匹配点对(X′,Y′)与(X,Y)之间在横坐标方向和纵坐标方向上的非线性映射关系，为核函数，r_ij表示(X_j,Y_j)，(X_i,Y_i)两点间的距离；B_i为横坐标方向上的非线性映射系数，D_i为纵坐标方向上的非线性映射系数；(3b)求解(3a)中基于薄板样条函数TPS图像之间映射关系数学模型，得到横坐标方向非线性映射系数Bi和纵坐标方向上非线性映射系数Di,按如下步骤进行：(3b1)将最优的仿射变换矩阵H'与基准图匹配点坐标(X,Y)相乘得到横坐标方向上的三个线性映射系数A1，A2，A3和纵坐标方向上的三个线性映射系数C1，C2，C3；(3b2)生成核函数的矩阵：其中rij＝||(Xj,Yj)‑(Xi,Yi)||2+d2，rij表示实时图上第i个点到第j个点的距离，d2为调节插值平面的弯曲程度的参数，通过实验确定，当d2增加时，插值平面更加均匀；(3b3)将横坐标方向上的三个线性映射系数A₁，A₂，A₃和的矩阵带入等式求解得横坐标方向上的非线性映射系数B_i；(3b4)将纵坐标方向上的三个线性映射系数C₁，C₂，C₃和的矩阵带入等式求解得纵坐标方向上的非线性映射系数D_i。