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TDICCD大视场多通道图像自动拼接方法

作　者: 禄金波
导　师: 何斌
学　校: 中国科学院研究生院（长春光学精密机械与物理研究所）
专　业: 机械电子工程
关键词: 图像拼接 TDICCD 遥感图像多通道空域互相关亚像素
分类号: TP391.41
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

在图像拼接领域,当前主要的图像拼接方法有:基于特征提取的图像配准,主要包括图像的角点和轮廓的提取;基于相位相关的频域配准;基于像素灰度值配准。基于特征提取方法计算速度较快,但是拼接正确性直接依赖于特征提取的精度。基于相位相关的方法具有一定的抗噪性和抗干扰性,但是对重叠像素数的大小要求比较高。基于灰度方法简单直观,但是抗干扰性比较差。TDI(time delay and integration)是一种能够增加线扫描传感器灵敏度的扫描技术。大视场TDICCD相机采用多片TDICCD拼接,多通道输出遥感图像,其拍摄的图像有以下特点:1)不同的行频。2)对同一景物采集的时间不同。3)TDICCD空间方位的影响。4)动量轮变速转动、喷气、指向控制、太阳帆板调整等运动产生颤振。5)天气和地形条件的影响。由于存在以上的复杂因素,在TDICCD大视场多通道遥感图像的拼接中,以往的经典方法抗噪性和鲁棒性不高,很难实现图像高精度和快速拼接的要求。为了获得良好的拼接效果,本文提出了一种空域配准方法,以互相关系数为评价函数,通过自检测搜索和亚像素定位进行点的精确配准,以此来反映图像整体和局部的配准参数,达到精确配准的目的。首先,该方法针对TDICCD多通道图像间重叠像素的特点,采用变搜索窗口的互相关系数作为评价函数;其次,采用局部检测法监视图像参数的变化,找出图像每一部分最佳参数;再次,采用干扰点排除法控制图像中误匹配的点,使参数更加可信;最后,在最佳点配准的基础上,采用本文提出的亚像素定位法对配准进行补偿。通过对XXX号卫星所拍摄的多通道图像进行拼接,比较了本文算法和已有算法。实验结果表明,该算法精度优于0.1pixel,同时比其它方法快速,稳定性、抗噪性和鲁棒性都很高,拼接图像获得了良好的效果。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-11
第一章绪论  11-17
  1.1 图像拼接技术的研究背景  11-13
    1.1.1 图像拼接技术的研究意义  11
    1.1.2 图像拼接的研究内容  11-12
    1.1.3 图像拼接技术分类  12-13
  1.2 图像拼接技术的研究现状  13-14
  1.3 图像拼接技术的应用  14
  1.4 图像拼接技术的不足  14-15
  1.5 本文的主要工作  15-16
  1.6 文章的组织结构  16-17
第二章图像拼接基础理论和技术  17-33
  2.1 TDICCD 几何成像原理  17-19
  2.2 图像的获取方式  19-20
  2.3 图像变换模型  20-23
  2.4 相似性测度  23-24
  2.5 搜索策略  24-25
  2.6 图像拼接流程及其相关技术  25-26
  2.7 常用经典图像配准算法  26-32
    2.7.1 基于特征的图像配准算法  27-29
    2.7.2 基于相位相关的图像配准算法  29-30
    2.7.3 基于像素灰度相关的图像配准算法  30-32
  2.8 本章小结  32-33
第三章空域互相关配准算法  33-43
  3.1 卫星振动和图像像差  33-35
    3.1.1 卫星颤振来源  33-34
    3.1.2 卫星颤振和图像像差的关系  34-35
  3.2 TDICCD 多通道图像的特点和变换模型  35-36
    3.2.1 TDICCD 相机成像特点  35
    3.2.2 TDICCD 多通道图像拼接难题  35-36
  3.3 变矩形互相关系数  36-37
  3.4 自校验搜索方法  37-38
  3.5 实例计算与分析  38-42
    3.5.1 卫星平台颤振的实例计算  38-41
    3.5.2 自校验搜索方法的验证  41-42
  3.6 本章小结  42-43
第四章亚像素定位算法  43-53
  4.1 亚像素定位原理与分类  43
  4.2 经典亚像素定位算法  43-46
    4.2.1 灰度重心法  44
    4.2.2 相关系数拟合法  44-45
    4.2.3 最小二乘曲面拟合法  45-46
    4.2.4 移动插值法  46
  4.3 迭代插值拟合法  46-48
  4.4 实例计算与分析  48-52
    4.4.1 初始亚像素修正比较  48-50
    4.4.2 高精度亚像素比较  50-52
  4.5 本章小结  52-53
第五章图像融合算法  53-62
  5.1 图像融合算法分类  53-56
    5.1.1 简单加权平均法  54
    5.1.2 渐入渐出法  54-55
    5.1.3 欧氏距离法  55-56
    5.1.4 多分辨率样条技术  56
  5.2 多通道图像间融合和插值算法  56-59
    5.2.1 最邻近插值  56-57
    5.2.2 双线性插值  57-58
    5.2.3 立方卷积插值法  58-59
  5.3 实例计算与分析  59-61
  5.4 本章小结  61-62
第六章多通道图像整体拼接  62-72
  6.1 TDICCD 重叠像素的特点、分类与实测模型  62-66
    6.1.1 TDICCD 重叠像素的特点  62-63
    6.1.2 TDICCD 重叠像素分类  63-64
    6.1.3 TDICCD 重叠像素实测模型  64-66
  6.2 图像自动拼接算法  66-67
  6.3 拼接评价和比较  67-72
    6.3.1 自校验搜索方法的验证  68
    6.3.2 亚像素定位检验  68-69
    6.3.3 整体图像拼接效果  69-72
第七章总结与展望  72-75
  7.1 工作总结  72-73
  7.2 未来展望  73-75
参考文献  75-79
在学期间学术成果情况  79-80
指导教师及作者简介  80-81
致谢  81

TDICCD大视场多通道图像自动拼接方法

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