頻率域遙感圖像配準方法研究.pdf

1、圖像配準是圖像處理中的一個基礎(chǔ)性研究,它是許多圖像處理具體應(yīng)用的前提和核心。隨著遙感技術(shù)的發(fā)展和新型傳感器的不斷涌現(xiàn),使得遙感圖像處理能力受到了前所未有的挑戰(zhàn)。為了合理利用從不同傳感器、不同成像模式以及不同時間得到的同一區(qū)域的圖像數(shù)據(jù),在進行圖像融合、多光譜分類、環(huán)境監(jiān)測和圖像鑲嵌等處理之前,必須進行圖像配準,配準精度將直接影響后續(xù)處理過程的應(yīng)用效果。與此同時,考慮到原始遙感圖像通常包含嚴重的幾何變形,同樣需要確保遙感圖像幾何上是相互配

2、準的。由于基于頻域配準方法具有運算量小、魯棒性強等優(yōu)點,確定本文主要研究頻率域的遙感圖像配準方法,以解決旋轉(zhuǎn)、縮放、平移變換問題。本文的主要研究內(nèi)容如下:
　　首先,本文研究了當前圖像配準的基本理論和方法。綜合遙感圖像領(lǐng)域傳統(tǒng)和最新的配準算法,將其歸納為四類:基于區(qū)域的配準,基于特征的配準,基于混合模型的配準以及基于物理模型的配準。同時對四類方法中的典型算法進行了詳細探討,并對它們的優(yōu)缺點進行了分析總結(jié)。通過對比發(fā)現(xiàn)基于頻域配準方

3、法具有運算量小、魯棒性強等優(yōu)點,所以確定本文主要研究頻率域內(nèi)的遙感圖像配準算法。
　　其次,本文重點研究發(fā)生在頻率域內(nèi)的遙感圖像配準算法。對傅里葉變換的理論基礎(chǔ)及其性質(zhì)特征進行了較為詳盡的探討。通過分析相位相關(guān)法的缺陷性,采用對數(shù)極坐標轉(zhuǎn)換的原理,對遙感圖像進行基于傅里葉梅林變換的圖像配準。
　　第三,本文針對傅里葉梅林變換存在高頻信息邊緣假象和幅度譜混疊的誤差,重點探討了傳統(tǒng)FMT配準算法的改進算法。本文改進算法主要是對圖

4、像進行加窗和高通濾波處理。特別的是,參考其他文獻比較發(fā)現(xiàn),圖像進行Bartlett三角窗函數(shù)處理,其配準效果最穩(wěn)定。且對圖像頻率域內(nèi)的幅度譜高通濾波處理。大量實驗表明,改進后的配準算法適應(yīng)于平移、旋轉(zhuǎn)和縮放等綜合變換以及噪聲干擾的遙感圖像,具有計算速度快,魯棒性強等優(yōu)點。另外,對比分析了其他兩種傳統(tǒng)配準算法,即SSDA序貫相似性檢測算法以及基于SIFT特征點的配準算法,實驗表明,處理存在噪聲干擾的同等變換的遙感圖像,本文改進的傅里葉梅林

5、變換算法同樣能夠滿足較高的魯棒性,計算速度相對較高。
　　最后,分析相關(guān)文獻得出頻率域內(nèi)進行對數(shù)極坐標轉(zhuǎn)換存在插值誤差問題。為了減小這種從笛卡爾坐標網(wǎng)格下的傅里葉變換到對數(shù)極坐標網(wǎng)格下的傅里葉變換之間的插值誤差,本文重點介紹了分數(shù)傅里葉變換和準對數(shù)極坐標網(wǎng)格,并將它們引入到基于傅里葉梅林變換的配準中來,并提出了一種適應(yīng)于大尺度變換的遙感圖像配準算法。該算法首先利用分數(shù)傅里葉變換構(gòu)建準極坐標網(wǎng)格,然后插值逼近對數(shù)極坐標網(wǎng)格。利用相位