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环境卫星光学影像自动配准算法研究与并行实现

作 者: 田野
导 师: 李海涛
学 校: 辽宁工程技术大学
专 业: 摄影测量与遥感
关键词: 影像配准 环境卫星 SIFT算法 MPI 集群处理
分类号: TP391.41
类 型: 硕士论文
年 份: 2009年
下 载: 96次
引 用: 0次
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内容摘要


环境卫星是实现对我国及周边国家、地区的环境与灾害动态监测的“环境与灾害监测预报小卫星星座”之一星,其影像处理与应用要求快速且及时。影像配准是遥感影像几何精纠正、镶嵌、分类、专题制图的基础,也是遥感应用研究的基础,在遥感影像的处理过程中处于重要的地位。本文针对环境卫星光学影像的特点研究适用于环境卫星光学影像的自动、快速、高精度配准方法,以满足几何精纠正等应用需求,主要研究内容如下:(1)环境卫星光学影像灰度级配准技术。通过分析环境卫星光学影像的特点,提出适用于该影像间的配准方法——基于Improved CSS角点特征的灰度配准方法,其精度可达1个像素,并通过实验将此算法与Harris、CSS角点特征的灰度配准方法进行对比分析,总结其优点与局限性。(2)环境卫星光学影像特征级配准技术。实现了基于SIFT特征配准算法,通过实验得出此配准算法既适用于环境卫星光学同源影像间的配准,也适用于异源影像间的配准,前者精度可达1个像素,后者精度可达2个像素。(3)SIFT特征配准算法并行化设计与实现。为提高影像配准效率,本文利用基于MPI的并行处理技术,对SIFT特征配准算法进行并行化改造。首先对SIFT特征配准算法进行并行性分析,进而设计并实现该算法的并行程序,并通过实验对并行程序的性能进行评价。

全文目录


致谢  4-6
摘要  6-7
Abstract  7-11
1 绪论  11-21
  1.1 课题研究背景及意义  11-17
    1.1.1 课题研究意义  11-13
    1.1.2 遥感影像配准技术研究进展  13-16
    1.1.3 环境卫星光学影像简介  16-17
  1.2 课题研究内容  17-19
    1.2.1 课题来源  17
    1.2.2 课题研究重点、创新点  17-19
    1.2.3 研究内容  19
  1.3 论文结构  19-21
2 遥感影像自动配准原理  21-27
  2.1 遥感影像自动配准基本原理  21-22
  2.2 遥感影像自动配准步骤  22
  2.3 遥感影像自动配准方法  22-26
    2.3.1 基于灰度的遥感影像匹配方法  22-23
    2.3.2 基于特征的遥感影像匹配方法  23-24
    2.3.3 粗差剔除  24-25
    2.3.4 影像变换与插值  25-26
  2.4 本章小结  26-27
3 基于特征点的灰度配准方法  27-45
  3.1 问题的提出  27-28
  3.2 基于Improved CSS 角点特征的灰度配准方法  28-36
    3.2.1 基于Improved CSS 角点特征的灰度配准方法原理  28-34
    3.2.2 基于Improved CSS 角点特征的灰度配准步骤  34-36
  3.3 基于点特征的灰度配准方法实验分析  36-44
    3.3.1 实验数据  36
    3.3.2 数据预处理  36-37
    3.3.3 不同时相环境卫星CCD 影像间配准实验及分析  37-43
    3.3.4 环境卫星CCD 影像和 TM 影像配准实验分析  43-44
  3.4 算法评价  44
  3.6 本章小结  44-45
4 基于SIFT 特征配准方法  45-55
  4.1 问题的提出  45
  4.2 基于SIFT 特征配准方法原理  45-49
    4.2.1 图像尺度空间表示  46
    4.2.2 SIFT 特征匹配  46-49
  4.3 基于SIFT 特征的影像配准步骤  49
  4.4 基于SIFT 特征的环境卫星光学影像配准方法实验  49-54
    4.4.1 实验数据  49-51
    4.4.2 基于SIFT 特征配准实验  51-54
    4.4.3 实验结果分析  54
  4.5 本章小结  54-55
5 基于MPI 的影像配准并行算法设计  55-70
  5.1 问题的提出  55
  5.2 基于MPI 的并行处理技术  55-60
    5.2.1 点到点通信  55-57
    5.2.2 MPI 程序工作模式  57-58
    5.2.3 MPI 执行过程  58-60
  5.3 Windows 下 MPI 并行环境搭建  60
  5.4 基于MPI 的SIFT 特征配准算法并行设计  60-63
    5.4.1 MPI 并行环境遥感影像处理框架  60
    5.4.2 SIFT 特征配准算法并行性分析  60-62
    5.4.3 基于MPI 的SIFT 特征配准算法并行程序设计  62-63
  5.5 并行程序性能评价及实验结果分析  63-69
    5.5.1 并行程序性能评价  63-65
    5.5.2 测试平台及实验数据  65
    5.5.3 性能测试及结果分析  65-69
  5.6 本章小节  69-70
结论  70-72
参考文献  72-76
作者简历  76-79
学位论文数据集  79-80

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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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