论文部分内容阅读
近年来,随着新型传感器的不断出现,人们获取遥感影像的能力迅速提高,不同传感器、不同分辨率、不同成像特点的影像不断增多,极大的促进了遥感影像在土地利用、土地覆盖、环境监测、资源调查、军事等方面的应用。但是,由于不同的成像方式、卫星平台以及不同精度的成像参数等因素的影响,导致多源遥感影像在空间上不完全一致。因此,在这些应用中,影像配准是一个非常关键的步骤,配准精度会直接影响这些应用的精度。随着配准技术的不断发展,尤其是以SIFT(Scale-invariant feature transform)为代表的具有尺度、旋转不变性的配准算法,极大的提高了遥感影像配准的精度。但是由于不同传感器获取的影像在几何、成像条件、成像时间、空间分辨率和地物变化等多个方面存在明显的差异性,无论采用何种配准算法,总会产生误匹配点。因此,遥感影像配准中,如何判定误匹配点并有效剔除误匹配点也是一个非常关键的步骤,一个高精度的判定方法,会极大的提高影像配准的精度和鲁棒性。 目前,通常用于误匹配点的判定方法包括RANSAC(Random Sample Consensus)方法和多项式拟合的方法。多项式拟合的方法容易受误差较大匹配点的影响,从而导致精度不高。RANSAC方法具有很强的鲁棒性,在遥感影像中得到了广泛的应用。以上两种方法都是假设所有正确匹配点满足同一个模型。但是对于部分具有宽覆盖、几何变形复杂或者地形复杂的遥感影像,由于地球曲率、复杂几何变形、复杂地形的影响,所有正确匹配点无法满足同一个模型,因此,RANSAC和多项式拟合等单模型方法已经无法适用于该类匹配点。 因此,本文针对2级中高分辨率多源遥感影像产品的特点,首先进行影像配准技术研究,获得大量高精度的匹配点,在此基础上,提出了多种误匹配点判定方法,极大的提高了遥感影像配准中误匹配点的判定精度,尤其是几何变形复杂、地形复杂或者宽覆盖范围的遥感影像。 具体的主要研究内容包括以下四个方面: (一)多源遥感影像自动配准技术 为了获得大量高精度的匹配点,在分析现有配准方法的基础上,结合特征点提取算法和灰度模板匹配算法,提出一个分层配准方法,该方法速度快,精度高,可以适用于中高分辨率的多源遥感影像; (二)多模型局部RANSAC方法 为了提高几何变形复杂、地形复杂或者宽覆盖的遥感影像的误匹配点判定精度,提出多模型局部RANSAC方法(Multi-Mode Locally Sample Consensus,MLSAC)。该方法具有两个特点:只在影像的局部空间平面上或局部空间高度上判定误匹配点;使用多个模型同时判定误匹配点。MLSAC首先通过匹配点分组、匹配点分层或者分层和分组相结合的方法,将所有匹配点分为若干组,使每一组内的正确匹配点都能满足同一个模型,然后使用多个模型分别进行误匹配点判定。 (三)基于图的误匹配点判定方法 在分析和总结已有基于图的方法的基础上,提出基于单K最近邻图(K-NN图)的误匹配点判定方法(Single Graph Transformation Matching,SGTM)。SGTM首先在原始影像上构建K-NN图,然后使用领域匹配点构建局部变换模型,最后计算匹配点和局部变换模型的误差,误差最大若干对的匹配点被判定为误匹配点。该过程不断迭代,直到所有匹配点的误差都小于设定阈值。SGTM方法还可以和其它误匹配点判定方法比如RANSAC、MLSAC方法相结合,从整体和局部进行误匹配点判定。 (四)分层影像配准和误匹配点判定方法应用 在本文分层影像配准和误匹配点判定方法的基础上,研发基于影像配准技术的几何精校正系统,并使用几何精校正系统完成大量HJ-1 CCD影像、HJ-1 IRS影像、ZY-3多光谱影像的几何精校正,验证本文方法的精度和效率。