红外和可见光异分辨率遥感图像配准技术研究

发布时间：2020-03-25 00:06

【摘要】：空间对地观测技术正朝向高分辨率、高光谱、高灵敏度等方向发展,不同波段遥感图像的融合利用可以提供更加丰富的地物信息,因此具有极大的应用前景。图像配准是图像融合利用的基础,其结果直接影响遥感图像的实际应用效果。红外与可见光遥感图像配准是多传感器(多波段)图像配准中的一种重要模式,它可以有效利用地物的红外和可见光信息的互补性,帮助人们更好的理解场景并识别目标,因此在环境监测、目标跟踪、军事情报获取等领域得到了广泛应用。本论文针对红外和可见光异分辨率遥感图像配准技术展开研究,主要内容包括以下几点:1.对图像配准技术从模型、组成和具体的实现方法等各方面进行了详细的研究。从光谱特性和成像特性的角度分析了红外和可见光图像之间的差异性和共同点,并根据两者之间的异同从特征描述、特征匹配、共性特征和运算复杂度等方面分析了两者之间配准所需要解决的关键性问题。2.提出了一种对称性边缘信息提取方法,将该方法提取的边缘信息应用于红外和可见光图像配准并与传统边缘形成对比,结果显示:相比传统边缘,该对称性边缘在基于互信息测度的图像配准中具有较高的配准精度和归一化互信息峰值。3.提出了一种基于区域边缘互信息的图像配准算法,该算法通过调整图像比例、提取对称性边缘、选取特征区域并进行归一化互信息配准等步骤实现红外和可见光图像之间的配准,实验结果显示:本文提出的算法在红外和可见光图像配准中具有较高的配准精度和可重复性。4.将本文提出的图像配准算法应用于天宫二号宽波段成像仪的红外和可见光异分辨率遥感图像配准,该成像仪包含可见光、短波红外和长波红外等三个谱段的遥感数据且各谱段的星下点空间分辨率分别为100、200和400米。设计了“短波红外-可见光”和“长波红外-可见光”两组异分辨率遥感图像配准实验,结果显示本文算法在两组实验中配准的均方根误差(RMSE)分别达到RMSE1和RMSE2的水平,可以达到像素级精度的图像配准要求。
【图文】：

图 1.1 “Web of Science”数据库中 2000 年至今与图像配准相关论文数量Figure 1.1 Number of papers related to image registration in “Web of Science” database since20001.2.1 国外发展和研究现状上世纪 70 年代初，Anuta[15]提出基于快速傅里叶变换(Fast FourierTransform, FFT) 并计算图像相关度的方法来估计不同图像间平移量，从而达到图像配准效果。后来，Barnea[16]于 1972 年提出了一种利用子图像差值相似性测度的配准技术，其配准性能比基础的傅里叶变换方法更好。1982 年，Rosenfeld[17]提出了图像配准的互相关法，该方法常用于模板匹配和模式识别。Harris[18]于 1988 年提出了经典的 Harris 角点检测算法，，点特征开始应用于图像配准中，但此时的点特征并不具备尺度不变性，因此，对于存在尺度差异的图

图 2.1 图像配准方法分类Figure 2.1 Classification of image registration methods区域的配准算法图像配准方法是最早受到研究人员关注的一类全直接利用图像的灰度、频域或统计信息，并按照间的相似性关系，然后通过合理的搜索策略，找换模型，从而实现配准。该方法通常不需要提前以在配准的过程中保留了图像的完整信息。基于空间域和基于频域两类，前者典型方法有互相关有傅里叶变换法。法
【学位授予单位】：中国科学院大学(中国科学院上海技术物理研究所)
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TP751

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本文编号：2599073