灵巧卫星遥感图像拼接算法研究

发布时间：2017-09-01 08:38

  本文关键词：灵巧卫星遥感图像拼接算法研究

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【摘要】：遥感图像拼接是一种将不同传感器、不同时相、不同视角的遥感图像根据其重叠部分拼接成无缝、高分辨率、宽视场图像的处理技术。该技术主要解决了分辨率与视场之间的矛盾,是遥感图像处理不可或缺的一部分,目前已经广泛应用于变化检测、目标识别、地图更新等遥感图像分析任务。灵巧卫星作为近几年卫星技术发展的重要方向,具有姿态机动速度快、自由度高等优点,但这些特点也使得灵巧卫星图像拼接算法在准确度、速度、内存占用量及鲁棒性等方面的要求更高。因此,本文针对灵巧卫星图像的拼接约束,对经典图像拼接算法进行改进,提出了一种适合灵巧卫星的拼接算法。本文从图像预处理、特征匹配、图像变换及融合三个方面展开研究,主要包括以下3个方面:(1)针对噪声干扰及灰度分布不均的问题,本文基于直方图均衡化,提出了一种改进的预处理算法。该算法有效降低了噪声的影响,改善了图像灰度级分布不均的问题,降低了森林等低灰度区域引起的误配问题和算法计算量,为后续特征匹配奠定了基础。(2)针对灵巧卫星对拼接算法的约束,本文选取了鲁棒性较好SIFT算法和SURF算法,比较和分析了两种算法对遥感图像的匹配性能。对性能较好的SURF算法进行了改进,提出了一种基于SURF的改进匹配算法,该算法能够较好的满足灵巧卫星对拼接算法在准确度、速度、鲁棒性等方面的约束。(3)针对匹配的特征点集,采用RANSAC算法进行优化,计算图像变换模型,实现图像的投影变换和初步拼接。并分别通过灰度加权平滑、中值滤波、小波变换三种融合算法去除拼接缝,对融合的效果进行了比较和分析,最终实现了灵巧卫星遥感图像无缝拼接。
【关键词】：灵巧卫星 图像拼接 特征匹配 SURF FREAK
【学位授予单位】：中国科学院长春光学精密机械与物理研究所
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TP751
【目录】：

• 摘要4-6
• Abstract6-11
• 第1章 绪论11-23
• 1.1 课题研究背景及意义11-12
• 1.2 国内外研究现状12-21
• 1.2.1 灵巧卫星的研究现状及拼接约束12-18
• 1.2.2 图像拼接技术的研究现状18-21
• 1.3 本文内容安排21-23
• 第2章 图像预处理23-31
• 2.1 引言23
• 2.2 噪声抑制的基本算法及原理23-25
• 2.2.1 均值滤波法23-24
• 2.2.2 中值滤波法24
• 2.2.3 布特沃斯低通滤波法24-25
• 2.2.4 高斯低通滤波法25
• 2.3 直方图均衡化25-27
• 2.3.1 直方图均衡化25-26
• 2.3.2 改进的直方图均衡化26-27
• 2.4 实验结果及分析27-30
• 2.4.1 噪声抑制算法实验分析27-28
• 2.4.2 灰度调整算法实验分析28-30
• 2.5 本章小结30-31
• 第3章 基于特征的匹配算法研究31-51
• 3.1 引言31-32
• 3.2 SIFT特征匹配算法原理32-37
• 3.2.1 检测SIFT特征点32-35
• 3.2.2 提取特征描述向量35-36
• 3.2.3 匹配特征向量36-37
• 3.3 SURF特征匹配算法原理37-40
• 3.3.1 检测SURF特征点37-39
• 3.3.2 提取特征描述向量39-40
• 3.3.3 特征匹配40
• 3.4 实验结果及分析40-49
• 3.4.1 特征点检测结果及分析41-43
• 3.4.2 特征向量描述结果及分析43-46
• 3.4.3 特征点匹配结果及分析46-49
• 3.5 本章小结49-51
• 第4章 基于SURF的改进匹配算法51-59
• 4.1 引言51
• 4.2 基于SURF的改进匹配算法原理51-54
• 4.2.1 改进算法的基本思路51-52
• 4.2.2 FREAK特征描述符52-54
• 4.2.3 汉明距离匹配54
• 4.3 实验结果及分析54-58
• 4.3.1 速度及准确度分析55-56
• 4.3.2 鲁棒性分析56-58
• 4.4 本章小结58-59
• 第5章 图像变换及融合59-71
• 5.1 引言59
• 5.2 图像变换59-64
• 5.2.1 几何变换模型估计59-63
• 5.2.2 坐标映射与插值63-64
• 5.3 图像融合64-66
• 5.3.1 灰度加权平滑法64-65
• 5.3.2 中值滤波法65
• 5.3.3 小波变换融合法65-66
• 5.4 实验结果及分析66-70
• 5.4.1 图像变换效果及分析66-67
• 5.4.2 图像融合效果及分析67-70
• 5.5 本章小结70-71
• 第6章 总结与展望71-73
• 6.1 论文研究工作总结71-72
• 6.2 研究展望72-73
• 参考文献73-77
• 在学期间学术成果情况77-79
• 指导教师及作者简介79-81
• 致谢81

【参考文献】

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本文编号：771066