SAR影像自动配准与镶嵌方法研究

发布时间：2017-04-15 03:07

  本文关键词：SAR影像自动配准与镶嵌方法研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：随着SAR遥感技术的不断发展与进步,SAR影像多样快捷的获取手段与低廉的获取成本,使得影像数据量急剧增加,传统依靠人工交互处理的SAR正射影像产品制作,工作量太大,效率不高,极大地限制了SAR影像的应用,急需实现SAR正射影像生产自动化,流程中涉及到的许多关键技术亟待解决。其中,核心问题有三个,一是SAR影像配准问题。SAR系统独特的特性使得其获取的影像一方面存在大量的斑点噪声,另一方面具有很大的局部变形,使用传统配准方法不容易获取到足够数量的空间分布较均匀,匹配精度较高的同名点,这在很大程度上会影响后续的影像纠正和镶嵌精度。如何取得满足条件的影像同名点,实现SAR影像自动配准,是本文研究的主要问题之一。二是多波段多极化航空或航天SAR影像存在各种亮度不均衡问题,而且多幅全极化伪彩色SAR影像之间还存在颜色不一致问题,直接进行正射纠正、影像镶嵌等处理只能得到制图质量较低、视觉效果较差的正射影像产品。如何实现SAR影像亮度与色差补偿的全自动处理,是本文研究的关键问题之一。三是目前基于接缝线网络的SAR影像镶嵌方法虽然较按影像次序的串行镶嵌方法更加高效,但是对于重叠度太大或太小的影像,现有算法很难保证取得满意的效果。如何实现任意重叠度影像的自动镶嵌处理是本文研究的第三个关键问题。本文以SAR正射影像制作中的自动配准、影像色彩一致性处理、多幅SAR影像大范围镶嵌的关键问题为研究目标,改进了SAR影像配准中的SAR-SIFT算法,提高了特征点空间分布均匀性和覆盖率；提出了顾及局部的测区全局色差补偿法,解决了多幅SAR影像色彩一致性问题；提出了基于普通Voronoi图和顾及重叠的面Voronoi图以及带有空间索引的扫描线快速填充的方法,实现了大范围SAR影像镶嵌。开发出了一套SAR正射影像制作软件,实现了SAR正射影像的自动快速配准与镶嵌处理。主要研究内容为：1)SAR影像自动配准方法；2)单幅SAR影像内部亮度补偿方法；3)多幅全极化SAR影像间色差补偿方法；4)SAR影像接缝线网络构建与镶嵌方法。论文的主要贡献与创新在于：1)在SAR影像配准方面,针对SAR影像的特点,设计了一种对噪声、尺度、旋转、仿射具有较强适应性的SAR影像自动配准算法,称为均匀分布类SIFT SAR影像配准方法(uniform SIFT-Like algorithm for SAR image registration, USAR-SIFT)。该算法一方面采用影像局部窗口比值梯度替代差分梯度的方法,克服了SAR影像固有的强乘性噪声干扰,使用尺度空间特征描述的方法削弱斜距成像引起的局部影像变形的影响,另一方面通过特征点尺度空间比例均匀布设策略和Voronoi图局部子窗口特征点优选方法,解决了特征点的分布密度和覆盖率的问题。2)在单景SAR影像内部亮度补偿方面,本文从影像全局着眼,改进了基于Mask原理的SAR影像亮度补偿方法,从SAR影像的成像模型出发,提出了一种新的SAR影像亮度补偿方法,称为距离向微分补偿法,解决了SAR影像成像过程中出现的单景影像内部亮度不平衡的问题；3)在全极化SAR伪彩色影像色差补偿方面,本文提出了一种顾及局部的全局色差自动补偿算法,该算法从测区全局的角度出发,结合测区所有影像的色调、亮度、对比度等统计信息,构建综合利用Wallis线性变换法和直方图映射法的全测区自适应宏观色差补偿模型。该模型不需要人为指定参考影像,利用影像之间的拓扑关系,使用基于影像融合思想的多元线性回归模型进行影像色调与反差的过渡与调整,从而实现影像的色差平衡的自动化处理,在很大程度上提高了色差补偿的灵活性与通用性。4)在SAR影像镶嵌方面,本文改进了道格拉斯库克法正射影像轮廓线简化方法,结合基于普通Voronoi图和顾及重叠的面Voronoi图拼接线网络构建算法的优势,提出了一种自适应影像镶嵌算法。新算法克服了两经典算法各自的不足,巧妙地将其无缝的集成在一起,用于快速生成接缝线网络,使用带有空间索引的扫描线填充算法实现影像快速装填与镶嵌操作,有效地解决了镶嵌结果影像中出现“洞”和“裂缝”的问题。
【关键词】：SAR影像 影像配准 影像亮度补偿 影像色差补偿 影像镶嵌
【学位授予单位】：武汉大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：P237
【目录】：

• 本论文创新点5-7
• 摘要7-9
• ABSTRACT9-14
• 图索引14-17
• 1 绪论17-30
• 1.1 研究背景和意义17-18
• 1.2 国内外相关研究现状18-27
• 1.2.1 影像配准方法研究现状18-22
• 1.2.2 影像色彩一致性方法研究现状22-24
• 1.2.3 影像镶嵌技术研究现状24-25
• 1.2.4 现有问题及发展趋势25-27
• 1.3 本文研究内容27
• 1.4 论文组织结构安排27-30
• 2 SAR影像配准处理30-57
• 2.1 引言30-33
• 2.2 USAR-SIFT算法原理33-50
• 2.2.1 局部特征提取与优化33-43
• 2.2.2 局部特征描述与匹配43-48
• 2.2.3 错误匹配点剔除48-49
• 2.2.4 影像重采样49-50
• 2.3 实验与分析50-56
• 2.3.1 实验算法参数50-51
• 2.3.2 算法评判准则51-52
• 2.3.3 实验对比与分析52-56
• 2.4 本章小结56-57
• 3 SAR影像亮度与色差补偿57-86
• 3.1 引言57-61
• 3.2 单幅影像内部亮度补偿61-68
• 3.2.1 频率域低通滤波法61-64
• 3.2.2 成像模型法64-68
• 3.3 多幅影像间色差补偿68-74
• 3.3.1 Wallis变换模型68-69
• 3.3.2 直方图映射模型69-74
• 3.3.3 测区全局色差补偿模型74
• 3.4 实验与分析74-84
• 3.5 本章小结84-86
• 4 SAR影像接缝线网络构建与镶嵌86-105
• 4.1 引言86-87
• 4.2 常规Voronoi图的接缝线网络生成87-90
• 4.2.1 生成点集凸包87-88
• 4.2.2 构建Delaunay三角网88-90
• 4.2.3 生成Voronoi图90
• 4.2.4 Voronoi图顶点优化90
• 4.3 顾及重叠的面Voronoi图的接缝线网络生成90-96
• 4.3.1 重叠区域计算91-93
• 4.3.2 中轴线提取93-95
• 4.3.3 生成有效镶嵌多边形95-96
• 4.4 接缝线网络自适应生成96-101
• 4.4.1 自动提取影像有效区域96-99
• 4.4.2 自适应构建接缝线网络99-100
• 4.4.3 基于扫描线填充的影像快速镶嵌100-101
• 4.5 实验与分析101-104
• 4.6 本章小结104-105
• 5 软件研制与算法应用105-119
• 5.1 软件研制105-108
• 5.1.1 影像配准模块105-106
• 5.1.2 影像亮度与色差补偿模块106-107
• 5.1.3 影像镶嵌模块107-108
• 5.2 算法应用108-119
• 6 总结与展望119-121
• 中外文参考文献121-131
• 攻博期间发表的科研成果目录131-132
• 后记132-133

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 郑宏;;危险理论与影像目标检测[J];武汉大学学报(信息科学版);2009年07期

2 周丽雅;秦志远;尚炜;王建荣;;反差一致性保持的影像匀光算法[J];测绘科学技术学报;2011年01期

3 卢汉明;黎恒明;王杰刚;;基于小波融合技术的云噪声影像修补法[J];测绘技术装备;2009年04期

4 张广伟;余海坤;;多通道SAR影像中道路的探测[J];现代测绘;2006年03期

5 徐辛超;徐爱功;苏丽娟;;基于影像服务的LBS应用研究[J];测绘通报;2012年01期

6 朱晓东;刘思宇;鲁铁定;徐海涛;;集群式影像处理系统的技术研究[J];湖北农业科学;2012年11期

7 王华;韩祖杰;赵文;宁新稳;;应用不完全分层MRF模型的影像色彩修补方法[J];测绘通报;2012年11期

8 陈鹰;林怡;;基于提升小波的影像变换与匹配[J];测绘学报;2006年01期

9 钟志农,景宁,陈荦;基于Web的影像数据发布[J];计算机工程与科学;2004年06期

10 张继贤,唐新明,曾钰,商瑶玲,李成名,赵仁亮,燕琴,李晓霞,周晓光,李学友,李英成,汪汇兵,史绍雨;地学影像—大陆间的纽带——记第二十届ISPRS大会[J];遥感信息;2005年01期

中国重要会议论文全文数据库 前10条

1 徐明景;;高动态域影像色彩复制之研究[A];传统色彩与现代应用——海峡两岸传统色彩与现代应用学术研讨会论文集[C];2010年

2 林卉;赵长胜;景海涛;;高分辨率遥感卫星影像的处理技术与解决方案[A];江苏省测绘学会2007'学术年会论文集[C];2008年

3 高伟;王红平;;基于MAPGIS的DMC影像直接定向方案[A];第四届海峡两岸GIS发展研讨会暨中国GIS协会第十届年会论文集[C];2006年

4 陈学才;;实施PACS系统要解决的关键问题[A];2002年全国医学影像技术学术会议论文汇编[C];2002年

5 赵四海;;浅谈数字减影的影像处理[A];第二届全国非血管性与血管性介入新技术学术研讨会暨第三届介入放射学新技术提高班论文汇编[C];2005年

6 曾福年;杨清华;;基于高分辨率遥感影像技术的开发区用地变化快速监测[A];新技术在土地调查中的应用与土地科学技术发展-2005年中国土地学会学术年会论文集[C];2005年

7 栾有昆;王冲;;QuickBird影像在水库淹没土地利用现状更新中的应用[A];中国水力发电工程学会第四届地质及勘探专业委员会第二次学术交流会论文集[C];2010年

8 徐伯庆;潘小辉;夏佶晟;;血液细胞黏度测试中的影像处理[A];第七届全国信息获取与处理学术会议论文集[C];2009年

9 熊德科;;航测DOM影像一致性处理工序[A];中国测绘学会九届三次理事会暨2007年“信息化测绘论坛”学术年会论文集[C];2007年

10 熊德科;;航测DOM影像一致性处理工序[A];全国测绘科技信息网中南分网第二十一次学术信息交流会论文集[C];2007年

中国重要报纸全文数据库 前10条

1 ;友立音色传奇 十五载影音之路[N];中国计算机报;2004年

2 郭静蓉 DigiTimes;奇美电子发布变色龙及动态清晰两大影像处理新技术[N];电子资讯时报;2007年

3 本报记者 张巍巍;影像和GIS的未来走向：简便易用 真实生动[N];科技日报;2009年

4 本报记者 崔慕丽;1元≥1美元？[N];计算机世界;2001年

5 甲丁;地学领域：重点支持深海航空探测技术装备研发[N];地质勘查导报;2010年

6 ;新一代影像处理技术“南希”问世[N];人民邮电;2001年

7 何进伟;虹软寻找拓展与突破的平衡[N];中国计算机报;2003年

8 孙新峰;从数字影像中看传统摄影的价值(1)[N];中国摄影报;2005年

9 ;便携“影像处理工厂”[N];计算机世界;2003年

10 通讯员 陆伟邋记者 崔彦玲;归国博士“求解”蓝藻预警难题[N];常州日报;2007年

中国博士学位论文全文数据库 前10条

1 薛朝辉;高光谱遥感影像稀疏图嵌入分类研究[D];南京大学;2015年

2 罗学刚;面向灾害应急响应的无人机影像快速处理技术研究[D];成都理工大学;2015年

3 房建武;多源影像下的目标运动分析及应用[D];中国科学院研究生院(西安光学精密机械研究所);2015年

4 王邦松;SAR影像自动配准与镶嵌方法研究[D];武汉大学;2015年

5 孙晓霞;基于多极化SAR影像的土地利用/土地覆盖变化检测方法研究[D];中国矿业大学;2011年

6 唐敏;序列无人机影像预处理与匹配中的几个关键问题研究[D];西南交通大学;2014年

7 王潇;三线阵传感器影像真正射纠正中遮蔽区域的检测及补偿研究[D];武汉大学;2009年

8 王竞雪;移动高程平面约束的多视影像可靠匹配方法[D];辽宁工程技术大学;2010年

9 何钰;基于月面CCD影像和激光测高数据的月球形貌测绘技术研究[D];解放军信息工程大学;2012年

10 宣文玲;以中小比例尺地形图为基准的高分辨率遥感影像定位方法研究[D];武汉大学;2005年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 王倩;卫星线阵影像处理关键技术研究[D];北京建筑大学;2015年

2 赵文怡;基于TM影像对HJ-1 CCD影像几何校正的AutoGCs软件的性能评估[D];西南交通大学;2015年

3 李健;基于高分影像城市群路网瓶颈路段判别技术与系统实现[D];湖南工业大学;2015年

4 陈继溢;正射影像镶嵌线快速检测方法研究[D];中国测绘科学研究院;2015年

5 李阳;基于网络资源获取铁路选线地理信息的方法及实现技术[D];西南交通大学;2015年

6 朱真;欧拉影像放大算法在桥梁风致振动的研究及应用[D];长安大学;2015年

7 尹文亭;基于多核支持向量机的高分辨率遥感影像建筑物提取研究[D];江西理工大学;2015年

8 周舟;同一认定中基于牙齿影像的检测与识别算法研究[D];山东大学;2015年

9 刘冬华;基于视觉注意机制的高分影像变化检测技术研究[D];哈尔滨工业大学;2015年

10 王凯;基于ZY-1-02C和OLI影像的林地地类变化信息提取研究[D];南京林业大学;2015年

  本文关键词：SAR影像自动配准与镶嵌方法研究，由笔耕文化传播整理发布。

，

本文编号：307448