几何约束和改进SIFT的SAR影像和光学影像自动配准方法

提出一种基于几何约束和改进SIFT的SAR影像和光学影像自动配准方法。首先根据影像间的几何关系进行影像粗纠正,消除影像间旋转和分辨率差异;然后基于主方向改进的SIFT特征提取方法提取SIFT特征并利用其结构性信息引入结构相似性指数(SSIM)作为相似性测度获得初始匹配,经过视差空间和角度特征空间聚类优化得到稳定同名匹配;最后由随机抽样一致性算法(RANSAC)根据透视变换模型精化匹配结果获取变换模型参数。整个配准过程自动完成。本方法适用于差异较大的SAR影像与光学影像之间配准。     

耦合梯度互信息与PV插值的影像配准算法

由于合成孔径雷达(SAR)影像与光学影像之间存在明显的辐射和几何差异,将两者配准仍是影像精确配准领域亟待解决的难题.针对配准时出现的精度差效率低、计算量较大且配准易陷入局部极值等问题,该文提出一种耦合梯度互信息和部分体积(PV)插值的SAR与光学影像配准算法.首先,将该文改进的梯度互信息方法(NGMI)作为配准的相似性测度;其次,利用改进PV插值法计算NGMI,采用余弦函数作为插值核函数,以扩大插值的邻域范围;最后,将NGMI与PV插值法耦合进行SAR与光学影像的配准.实验表明,该文方法行之有效,在减少计算量的同时提高了配准精度,一定程度上抑制了局部极值,降低了影像误配的概率.     

一种模拟纠正影像的SAR立体影像匹配方法

针对常规SAR影像匹配方法在地形起伏较大区域无法获取理想的SAR立体影像匹配结果的问题,该文提出了一种基于模拟纠正影像的SAR立体影像匹配方法。利用观测区域粗分辨率DEM进行SAR影像模拟,进而获取几何纠正SAR影像,在几何纠正SAR影像上实现影像匹配,等效于常规基于灰度影像匹配中进行的影像粗配准工作,并且相比于常规粗配准,该等效粗配准过程能够均衡地顾及到整幅影像的像元,最终实现了地形起伏较大区域的高精度SAR立体影像匹配。采用COSMO-Skyped影像数据进行了实验,实验结果表明,匹配精度达到了3个像素左右,比常规的基于灰度影像匹配方法有较大提高,能够有效解决地形起伏较大区域SAR立体影像匹配问题。     

SAR影像与光学影像的高斯伽玛型边缘强度特征匹配法

提出了一种基于影像边缘强度图描述的SAR影像与光学影像匹配方法。首先对影像进行粗纠正,消除影像之间的尺度和旋转变化;其次,改进相位一致性特征检测方法,提取对影像相干斑噪声稳健的特征点;然后基于高斯伽玛型双边窗口比值算子计算影像边缘强度图,在此基础上构造不变特征描述符;最后联合几何约束条件,实现SAR影像与光学影像匹配。试验结果证明,与现有方法相比,本文方法能够大幅提高SAR影像与光学影像匹配结果中的正确匹配特征数量以及影像配准精度。     

SAR主从影像的几何配准

对于SAR主影像(master)和从影像(slave)的几何配准,文中采用三次基本多项式与斜距-多普勒定位模型,解算出主影像中心像素点在从影像中的同名点,最后得出主从影像中心像素点的初级配准偏移量。本文以上海地区ERS-1影像数据为例,在Matlab环境下,对SAR主从影像的几何配准偏移量进行解算。实验结果表明,采用文中初级配准方法,初级配准相对精度可达到0.1%~0.9%。     

一种适用于山地的SAR影像配准方法

针对山地SAR影像配准难题,提出一种适用于山地的SAR影像配准方法。首先根据DEM数据采用距离-多普勒模型和经验公式生成模拟SAR影像,并创建与DEM地理坐标相一致的查找表;然后将与向量场一致性的点集匹配算法用于模拟SAR影像和真实SAR影像的匹配,间接获取真实SAR影像的特征点;最终实现山地地形SAR影像的精确配准。实验分别采用同一传感器和不同传感器的山地SAR影像数据进行验证。结果表明,该方法的配准精度比传统SAR影像配准方法有明显提高,能够有效解决山地SAR影像配准问题。     

基于特征提取的光学影像和SAR影像自动配准

针对现有的配准方法用于多光谱影像与SAR遥感影像配准时,存在受SAR图像斑纹噪声影像大、手工选取配准控制点精度低、利用图像景物特征配准时获取区域和边沿困难等问题,以SPOT5影像与RADARSATSAR影像配准进行实验,提出了一种利用改进的SIFT在提取的特征图像上寻找匹配点进行粗配准,然后利用交叉累积剩余熵作为相似性测度结合原始影像信息寻找光学特征图像的角点在SAR影像上的匹配点并进行精配准的方法,配准精度达到了子像素级水平。实验结果表明该方法对多源遥感影像有很强的适应性,配准精度高。     

基于InSAR复数影像配准方法研究综述

随着合成孔径雷达(SAR)影像数据源增多和数据质量的提高，合成孔径雷达干涉测量(InSAR)技术的使用相继得到快速发展，SAR复数影像配准作为影像干涉处理最重要的步骤逐渐成为一个重要的研究课题。本文以SAR影像振幅、相位、灰度值为核心信息，对现有的研究方法进行了归类，从控制点选取优化、影像几何关系特征及深度学习三方面总结了配准方法的研究发展现状；对各类研究方法优势和局限性进行对比分析，论述了当前关于SAR影像配准存在的主要问题，并对该领域未来研究方向进行展望。     

集成互补不变特征的SAR影像自动配准

合成孔径雷达(synthetic aperture Radar,SAR)影像的精确配准是使用SAR影像准确分析矿区变形的前提。虽然目前已有的影像配准算法很多,但是直接应用于SAR影像配准的效果还不够理想。为此,提出了一种集成互补不变特征的配准方法。该方法首先利用Canny边缘检测算法对影像进行区域分割,利用获得的分割区域进行粗匹配,然后应用改进Canny边缘特征的SIFT算法进行精匹配,最终获得精确配准的SAR影像。该方法能够降低由单纯使用SIFT特征进行匹配所产生的巨大计算量。通过实验分析可知,该方法能够准确配准矿区SAR影像,为矿区变形分析和综合治理提供高质量的影像数据。     

附带星历参数的星载合成孔径雷达影像自动配准算法

Fourier-Mellin不变性对称相位匹配滤波器,即symmetric phase-only matched flitering of fourier-mellin invariant(SPOMF-FMI)能解决影像配准的平移、旋转和放缩几何变换问题;然而,该方法在实际应用中具有局限性,包括图像几何尺度和图像非线性几何畸变处理能力.为了克服上述缺陷,提出了一种附带星载参数的星载合成孔径雷达(synthetic aperture radar,SAR)影像自动配准算法.该方法采用由粗到精匹配策略,由距离-多普勒影像粗匹配和改进SPOMF-FMI影像精匹配组成.使用Radarsat-1和ENVISAT ASAR影像做实验,结果表明本方法在处理重复轨道或相同升、降轨星载SAR影像(即确保相似影像纹理测度)配准问题时,能达到子像素级的配准精度.     

均匀分布与结构描述ASIFT相结合的SAR与可见光图像配准算法

针对SAR与可见光图像配准中存在的非线性灰度差异与斑点噪声,同时考虑不同的成像视角问题,提出了基于均匀分布与结构描述ASIFT的SAR与可见光图像配准算法。该算法首先采用引导滤波建立引导尺度空间以达到噪声抑制与边缘保持,在特征点提取阶段,由于非线性灰度差异引入相位一致性强度信息,并与尺度空间网格划分相结合,指导筛选图像中均匀特征点的获取;然后在特征描述阶段,引入扩展相位一致性方法计算SAR与可见光图像的一致性梯度幅值和方向,提高了主方向和描述符的准确性;最后利用Optimal-RANSAC进行特征描述符匹配实现有效配准。通过对4组实测图像进行试验及结果分析,证明该算法相比SAR-SIFT与传统ASIFT算法具有更准确的配准精度。     

利用距离变换模型进行卫星影像与激光点云精配准

卫星影像可以低成本、高频率地提供地物光谱特性观测信息,而激光点云可以提供精细的几何结构,两类数据的融合可以实现优势互补,进一步提高地物分类和信息提取的精度和自动化程度。实现亚像素级精度的几何配准是实现两类数据融合的前提,提出了一种基于线元素距离变换模型的快速配准方法。该方法以点云为控制源,将点云中的建筑物边缘等典型线元素通过卫星影像的初始有理多项式系数(rational polynomial coefficient, RPC)投影到像方空间,与卫星影像中的线元素进行迭代最近点配准,从而通过RPC参数精校正的方式实现几何配准。采用距离变换模型作为迭代最近点搜索的查找表,提高了运算效率;采用最新的渐进式鲁棒求解策略,能在噪声极多的情况下保证配准的鲁棒性。采用GeoEye-2、高分七号、WorldView-3等卫星影像与激光点云进行了配准实验,并分别通过人工精确量测的外业控制点和作业员内业刺的控制点作为检查,证明所提方法能在3种影像上达到0.4～0.7 m的配准精度,显著优于将点云映射为二维图像然后通过多模态匹配进行配准的策略。     

半全局约束下的多基线立体影像MVLL匹配方法

多视铅垂线轨迹法（multi-view vertical line locus,MVLL）能够以物方地面铅垂线为几何约束,匹配获取物方空间点的最佳高程,是一种实用的多基线立体影像匹配方法。针对MVLL匹配方法中的物方空间点独立匹配、缺少整体性约束问题,将物方空间局部光滑特性应用至匹配过程,提出了一种半全局约束下的多基线立体影像MVLL匹配方法。首先,将物方空间点沿地面铅垂线上的准确高程搜索,等效至像方空间沿核线方向上的准确视差搜索;其次,采用MVLL匹配方法计算物方空间点在多张影像上的等效像方匹配测度;然后,采用半全局匹配法（semi-global matching, SGM）对匹配测度进行多路径聚合分析,得到物方空间局部光滑约束下的等效视差图;最后,将等效视差图转化为物方空间点匹配高程,并对多基线立体影像进行多分辨率匹配处理,实现整体最优条件下的MVLL匹配。采用多类型地形特征与局部区域影像进行匹配实验与对比分析,实验结果表明,所提方法能够对多类型地形特征的物方空间匹配测度进行优化,获取更加可靠的匹配结果,具有更高的影像匹配性能。     

一种热红外与可见光影像深度特征匹配方法

针对无人机热红外影像与光学卫星影像的匹配难题,提出一种基于异源地标数据集学习的深度局部特征匹配方法。首先,利用生成对抗网络学习热红外与可见光影像的灰度分布规律,并进一步合成用于特征提取模型训练的热红外影像地标数据集;然后,联合残差网络和注意力机制模型,从数据集中学习深度不变特征;最后,经过对不变特征的匹配、提纯等处理,获得像对的正确匹配点。试验测试了该方法的性能,并与KAZE、特征检测描述网络和深度局部特征模型进行了对比。结果表明,提出的方法对灰度、纹理、重叠率以及几何变化具有较强的适应性,且匹配效率较高,可为无人机视觉导航提供支撑。     

基于形状特征的矢量数据与影像数据配准方法研究

本文提出将矢量空间数据与影像数据间配准转换到矢量空间数据间匹配的思路,并开展了相关研究。本文主要思路是通过对影像数据进行基于形状特征的提取及矢量化,然后利用矢量空间数据间匹配方法对矢量化后数据和现有矢量空间数据进行匹配,获取匹配实体对;在获取的匹配实体对中选取控制点对,在矢量化后数据中选取控制点,将所选取的控制点反馈到原始遥感影像上进而获得控制点相应的像元坐标;最后应用矢量化后数据中控制点的像元坐标数据和现有矢量空间数据中对应的同名点坐标数据对原始影像进行几何纠正,从而实现矢量空间数据和影像数据的配准。     

一种利用Mask R-CNN的遥感影像与矢量数据配准方法

遥感影像数据与地理信息系统（geographic information system,GIS）矢量数据的配准是遥感与GIS集成的基础。目前遥感影像与矢量数据的配准关键在于遥感影像特征的提取,而现有遥感影像特征提取方法存在特征提取不完整、配准失败和精度不高等问题。由此提出了一种基于Mask R-CNN（region-based convolutional neural network）的遥感影像与矢量数据配准方法,首先,利用Mask R-CNN模型提取影像的道路交叉口作为影像控制点; 然后,依据几何拓扑关系筛选矢量数据道路交叉口作为矢量控制点,再根据遥感影像与矢量数据控制点的欧氏距离确定同名控制点;最后,以同名控制点为基础实现遥感影像与矢量数据的配准。选取上海市矢量数据和高分二号影像数据进行配准实验,实验结果表明, 所提方法鲁棒性强、精度高。     

联合对数极坐标描述与位置尺度特征的无人机影像匹配算法

针对无人机（unmanned aerial vehicle, UAV）影像提取的同名点数量较少,从而影响影像间位姿信息的计算,导致影像拼接错位、平差解算不严密甚至失败等问题,提出了一种联合对数极坐标描述与位置尺度特征的匹配算法。首先,建立高斯多尺度影像集合进行特征点提取;其次,采用对数极坐标进行描述子构建,建立适合UAV影像特征的描述子;然后,通过位置和尺度约束的距离匹配函数进行特征匹配;最后,通过模式搜索和快速样本共识方法剔除粗差后完成同名点提取。将四旋翼UAV获取的影像作为实验数据,与SIFT(scale invariant feature transform)算法和SAR-SIFT（synthetic aperture radar-SIFT）算法进行了影像匹配的对比实验。结果表明,所提算法可以较好地提取UAV影像的同名点对。     

一种面向无人机绝对定位的卫星基准影像检索方法

针对全球导航卫星系统（global navigation satellite system,GNSS）拒止环境下大范围无人机视觉绝对定位问题,提出了一种聚合深度学习特征的卫星基准影像检索方法。首先,利用预训练的深度学习模型提取无人机与卫星基准影像的局部卷积特征;然后,对局部特征描述符进行聚合,生成影像全局表达;最后,利用影像全局特征进行相似性检索,并采用检索结果精匹配重排序的后处理方法,进一步提高检索准确率。设计了一个新的面向无人机绝对定位的卫星基准影像数据集并进行实验,结果表明,使用所提方法检索无人机影像适配区域的卫星基准影像的准确率达76.07%,可为后续基于视觉的无人机绝对定位提供参考。