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基于特征的遥感图像自动配准技术研究

作　者: 余婷
导　师: 厉小润
学　校: 浙江大学
专　业: 系统分析与集成
关键词: 图像配准 遥感图像 特征匹配 图像分割 评价标准
分类号: TP391.41
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要


图像配准通过一种图像变换方法来消除或者减少同一场景下不同时刻、不同视角或者不同传感器获取的图像数据之间由于成像条件不同所引起的几何形变,实现空间位置上的对齐,它广泛应用于变化检测、信息融合、环境监视、图像拼接、目标识别、天气预报以及地图更新等领域。论文在深入分析图像配准技术国内外研究现状基础上,重点研究了基于特征的遥感图像配准技术,提出了多种基于特征的遥感图像配准方法,并通过仿真实验进行验证。论文主要完成的工作和贡献包括：(1)查阅图像配准相关领域国内外的研究现状,对图像配准及其相关技术进行了全面、系统的分析与总结,分析各类配准方法的适用性、优点和不足之处,并对其进行仿真验证,吸收有用算法的精髓,为后续研究工作奠定了较好的基础。(2)针对像元分辨率差异不大的光学图像,本文提出了基于虚拟特征的位置互信息控制的配准算法和基于SIFT和互信息匹配的配准算法。深入分析了Harris角点检测技术和SIFT特征点检测技术,提出了基于虚拟特征的匹配准则和以互信息为相似性测度的位置控制匹配准则,并从精度、运行时间和稳定性方面对这两种算法进行了实验对比。(3)针对像元分辨率差异大的全色图像与高光谱图像配准,本文提出了一种基于典型区域的图像配准技术。对全色图像采用直方图比例阈值分割结合数学形态学的方法来提取大量的具有适当面积的闭合典型区域；对高光谱图像,采用基于混合像元分解的高光谱图像分割方法。根据典型区域的特点,通过构造面积周长边界弯曲程度比例关系矩阵实现粗配准,利用仿射不变距距离最小原则,构造边界特征相似性矩阵实现精细配准。(4)在现有配准评价标准的基础上,提出了一种基于联合直方图的新评价标准。实验证明联合直方图作为评价标准简单易实现,评价直观准确。

全文目录


致谢  5-6
摘要  6-7
Abstract  7-11
第1章 绪论  11-17
  1.1 图像配准概念  11-12
  1.2 遥感图像配准技术研究现状  12-14
  1.3 论文选题的意义  14-15
  1.4 本文主要工作及内容安排  15-17
第2章 遥感图像配准基础理论  17-24
  2.1 遥感图像的数据特征  17-18
    2.1.1 全色图像  17
    2.1.2 多光谱图像  17
    2.1.3 高光谱遥感图像  17-18
  2.2 图像配准的数学模型  18-20
  2.3 基于特征的配准方法  20-23
    2.3.1 算法流程  20-21
    2.3.2 特征提取  21-22
    2.3.3 特征匹配  22-23
    2.3.4 模型参数估计  23
    2.3.5 图像变换和灰度插值  23
  2.4 本章小结  23-24
第3章 基于点特征和虚拟特征的自动配准技术  24-46
  3.1 特征点检测技术  24-31
    3.1.1 Harris特征点检测方法  24-27
    3.1.2 尺度不变特征变换(SIFT)特征点检测  27-31
    3.1.3 虚拟结构特征  31
  3.2 匹配准则  31-36
    3.2.1 基于虚拟特征的匹配准则  32-33
    3.2.2 基于互信息位置控制的匹配准则  33-34
    3.2.3 特征匹配结果不确定性分析  34-35
    3.2.4 最优化求解  35-36
  3.3 基于虚拟特征的位置互信息控制自动配准算法  36-41
    3.3.1 算法流程  36-37
    3.3.2 实验结果与分析  37-41
  3.4 基于尺度不变特征变换(SIFT)和互信息的自动配准算法  41-44
    3.4.1 算法流程  41-42
    3.4.2 实验结果与分析  42-44
  3.5 本章小结  44-46
第4章 基于典型区域特征的自动配准技术  46-58
  4.1 引言  46-47
  4.2 典型区域特征的提取  47-50
    4.2.1 全色图像的分割及典型区域的提取  47-49
    4.2.2 基于混合像元分解的高光谱图像分割  49-50
  4.3 典型区域的匹配  50-52
    4.3.1 典型区域粗匹配  50-51
    4.3.2 不变距匹配  51-52
    4.3.3 亚像素级匹配  52
  4.4 实验结果与分析  52-57
  4.5 本章小结  57-58
第5章 配准评价标准  58-63
  5.1 客观评价标准  58-59
  5.2 主观评价标准  59
  5.3 基于联合熵的新型评价标准  59-61
    5.3.1 联合熵  59-60
    5.3.2 联合直方图  60
    5.3.3 实验仿真  60-61
  5.4 本章小结  61-63
第6章 总结与展望  63-65
  6.1 本文工作总结  63-64
  6.2 展望  64-65
参考文献  65-71
攻读学位期间发表的学术论文  71

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中图分类: > 工业技术 > 自动化技术、计算机技术 > 计算技术、计算机技术 > 计算机的应用 > 信息处理（信息加工） > 模式识别与装置 > 图像识别及其装置
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