像中島礁面域經(jīng)過單應(yīng)矩陣變換后與另一影像中島礁面 域的重疊面積比率；然后逐步增加閾值，保留更多的正確特征點(diǎn)對(duì)，當(dāng)島礁面重疊面積會(huì)有 明顯變化時(shí)程序會(huì)終止。此時(shí)的RANSAC閾值為合適閾值?；谶@個(gè)閾值，RANSAC將所有 特征點(diǎn)對(duì)篩選為局內(nèi)點(diǎn)和局外點(diǎn)，保證了局內(nèi)點(diǎn)均為正確的特征點(diǎn)對(duì)，根據(jù)這些特征點(diǎn)對(duì) 可以精確的配準(zhǔn)島礁影像。本步驟整體借助OpenCV庫用C++編程實(shí)現(xiàn)，具體步驟如下：
[0082] bl)、以RANSAC初始閾值作為篩選參數(shù)并開始第一次RANSAC迭代，本例中RANSAC 初始閾值的取值為〇. 01 ;
[0083] b2)、RANSAC閾值作為篩選參數(shù)，利用RANSAC算法將特征點(diǎn)對(duì)區(qū)分為局內(nèi)點(diǎn)對(duì)和 局外點(diǎn)對(duì)，篩除局外點(diǎn)對(duì)，根據(jù)局內(nèi)點(diǎn)對(duì)求解單應(yīng)矩陣；
[0084] b3)利用求解的單應(yīng)矩陣對(duì)主影像進(jìn)行變換，計(jì)算變換后影像的島嶼與待配準(zhǔn)影 像中島嶼的面積重疊率；
[0085] 島礁面積重疊率Ratio根據(jù)下式獲得：
[0086]
[0087] 其中，Rua為參照島礁面域面積，氣為變換島礁面域面積；
[0088] b4)、逐步增大RANSAC閾值，并重復(fù)步驟b2、b3,當(dāng)島礁面積重疊率明顯下降時(shí)，停 止RANSAC迭代；
[0089] 第二次迭代及之后的RANSAC閾值根據(jù)下式獲得：
[0091 ] 其中，ii、currentyj=l IW I且，11、previ〇usyj丄Iluu'uAC 闡值； CN 105005962 A 說明書 7/7 頁[0090]
[0092] b5)、島礁面積重疊率明顯下降之前的一個(gè)RANSAC閾值為最佳RANSAC閾值，篩除 依據(jù)該最佳RANSAC閾值分隔出的局外點(diǎn)對(duì)。
[0093] 如圖4為島礁重疊面積比率隨RANSAC閾值變化圖，圖中左上角表示RANSAC閾值 為0. 6時(shí)島礁重疊面積示意，對(duì)應(yīng)的島嶼面積重疊率為94. 52%，左下角為RANSAC閾值為 0. 7時(shí)島礁重疊面積示意，顯然，當(dāng)RANSAC閾值增大至0. 7時(shí)，島礁面積重疊率下降至86% 附近，下降十分明顯，那么0. 6為最佳RANSAC閾值。圖3-i為我國南子島影像進(jìn)行RANSAC 閾值為〇. 6的二次篩選后的結(jié)果，
[0094] 第五步、島礁遙感影像配準(zhǔn)一一經(jīng)兩次篩選后，根據(jù)保留的特征點(diǎn)對(duì)解算單應(yīng)矩 陣，用單應(yīng)矩陣完成島礁遙感影像的配準(zhǔn)。圖3-j為我國南子島影像進(jìn)行RANSAC閾值為 0. 7的二次篩選后的結(jié)果。
[0095] 經(jīng)歷上述步驟后，本實(shí)施例最終保留10個(gè)特征點(diǎn)對(duì)，且目視辨別10個(gè)特征點(diǎn)對(duì)均 為正確特征點(diǎn)對(duì)，根據(jù)這10個(gè)特征點(diǎn)對(duì)解算單應(yīng)矩陣，用單應(yīng)矩陣完成我國南子島遙感影 像的精確配準(zhǔn)。
[0096] 除上述實(shí)施例外，本發(fā)明還可以有其他實(shí)施方式。凡采用等同替換或等效變換形 成的技術(shù)方案，均落在本發(fā)明要求的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種基于分層篩選策略的島礁遙感影像配準(zhǔn)方法，包括w下步驟： 第一步、仿射不變特征匹配一-對(duì)兩幅島礁遙感影像提取仿射不變特征點(diǎn)，逐點(diǎn)生成 特征向量，根據(jù)特征向量對(duì)兩幅島礁遙感影像的特征點(diǎn)進(jìn)行匹配，獲得若干特征點(diǎn)對(duì)； 第二步、建立幾何變換模型一-選擇仿射變換模型作為幾何變換模型，用自然斷裂法 分別從兩幅島礁遙感影像中提取島礁邊界，并根據(jù)獲得的兩個(gè)島礁邊界信息解算得到仿射 變換模型的模型參數(shù)； 第=步、初次篩選特征點(diǎn)對(duì)一-根據(jù)所述的仿射變換模型將特征點(diǎn)對(duì)中的一個(gè)特征點(diǎn) 進(jìn)行仿射變換，變換后計(jì)算與其匹配的特征點(diǎn)之間的歐氏距離，作為特征點(diǎn)對(duì)的誤差值，W 誤差值從小到大選取占樣本總數(shù)8%-12%的特征點(diǎn)對(duì)，誤差闊值逐漸增大，不斷計(jì)算誤差 值小于該誤差闊值的特征點(diǎn)對(duì)中歸屬于主影像的特征點(diǎn)所構(gòu)成點(diǎn)集的空間離散度，當(dāng)空間 離散度達(dá)到最大時(shí)所對(duì)應(yīng)的誤差闊值作為篩選闊值，篩除誤差值大于該篩選闊值的特征點(diǎn) 對(duì)； 第四步、二次篩選特征點(diǎn)對(duì)一一W島礁面積重疊率作為約束條件，使用RANSAC迭代算 法對(duì)特征點(diǎn)對(duì)進(jìn)行篩選； 第五步、島礁遙感影像配準(zhǔn)一一經(jīng)第=步和第四步的篩選后，根據(jù)保留的特征點(diǎn)對(duì)解 算單應(yīng)矩陣，用解算獲得的單應(yīng)矩陣完成島礁遙感影像的配準(zhǔn)。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于分層篩選策略的島礁遙感影像配準(zhǔn)方法，其特征在于： 所述第一步中，生成的特征點(diǎn)對(duì)數(shù)量不低于4。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于分層篩選策略的島礁遙感影像配準(zhǔn)方法，其特征在于： 第一步中，使用MSER算子對(duì)兩幅島礁遙感影像提取仿射不變特征點(diǎn)，然后用SIFT描述子對(duì) 仿射不變特征點(diǎn)進(jìn)行描述，逐點(diǎn)生成128維特征向量。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于分層篩選策略的島礁遙感影像配準(zhǔn)方法，其特征在于： 所述第二步中，仿射變換矩陣模型根據(jù)下式獲得：W上參數(shù)可根據(jù)兩幅影像的島礁邊界信息解算，其中，a為旋轉(zhuǎn)角，mi和m2為比例參 數(shù)，X。和y。為平移參數(shù)。如何根據(jù)島礁邊界信息提取W上參數(shù)。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于分層篩選策略的島礁遙感影像配準(zhǔn)方法，其特征在于： 第=步中，前n個(gè)誤差值最小特征點(diǎn)對(duì)中歸屬于主影像的特征點(diǎn)所構(gòu)成點(diǎn)集的空間離散度 SDQ。根據(jù)下式獲得：其中，伊胃，歹胃）表示前n個(gè)誤差值最小特征點(diǎn)對(duì)的加權(quán)中屯、點(diǎn)坐標(biāo)，（Xi，yi)為第i個(gè) 誤差最小特征點(diǎn)對(duì)中歸屬于主影像的特征點(diǎn)的坐標(biāo)。6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于分層篩選策略的島礁遙感影像配準(zhǔn)方法，其特征在于： 所述第四步中，W島礁面積重疊率作為約束條件，使用RANSAC迭代算法對(duì)特征點(diǎn)對(duì)進(jìn)行篩 選的具體方法如下： a、WRANSAC初始闊值作為篩選參數(shù)并開始第一次RANSAC迭代，RANSAC初始闊值的取 值為0. 01 ; b、RANSAC闊值作為篩選參數(shù)，利用RANSAC算法將特征點(diǎn)對(duì)區(qū)分為局內(nèi)點(diǎn)對(duì)和局外點(diǎn) 對(duì)，篩除局外點(diǎn)對(duì)，根據(jù)局內(nèi)點(diǎn)對(duì)求解單應(yīng)矩陣，并利用單應(yīng)矩陣對(duì)主影像進(jìn)行變換，計(jì)算 變換后影像的島蝸與待配準(zhǔn)影像中島蝸的面積重疊率； C、逐步增大RANSAC闊值，并重復(fù)步驟b，當(dāng)島礁面積重疊率明顯下降時(shí)，停止RANSAC迭 代； t島礁面積重疊率明顯下降之前的一個(gè)RANSAC闊值為最佳RANSAC闊值，篩除依據(jù)該 最佳RANSAC闊值分隔出的局外點(diǎn)對(duì)。7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于分層篩選策略的島礁遙感影像配準(zhǔn)方法，其特征在于： 所述第四步中，第二次迭代及之后的RANSAC闊值根據(jù)下式獲得：其中，TR。?！璶t為當(dāng)前迭代的RANSAC闊值，TRpreviDus為上次迭代的RANSAC闊值。8. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的基于分層篩選策略的島礁遙感影像配準(zhǔn)方法，其特征在于： 所述第四步中，島礁面積重疊率Ratio根據(jù)下式獲得：其中，R。。為參照島礁面域面積，變換島礁面域面積。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種基于分層篩選策略的島礁遙感影像配準(zhǔn)方法，步驟包括：仿射不變特征匹配；建立幾何變換模型；在幾何變換模型的約束下，進(jìn)行仿射不變特征匹配結(jié)果的初次篩選；在初次篩選結(jié)果的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步利用島礁面域重疊度控制篩選的結(jié)果，保證篩除所有錯(cuò)誤的特征點(diǎn)對(duì)，最終完成島礁的配準(zhǔn)。本發(fā)明考慮到島礁遙感影像匹配特有的紋理特征缺乏和紋理特征不穩(wěn)定雙重困難，通過建立幾何約束模型，篩除明顯不符合空間分布的特征點(diǎn)對(duì)，然后在幾何變換矩陣約束篩選的基礎(chǔ)上，以島礁面積重疊度為約束，對(duì)特征點(diǎn)對(duì)進(jìn)行二次篩選，僅保留正確的特征點(diǎn)對(duì)以完成島礁的精確配準(zhǔn)。本發(fā)明方法適應(yīng)性強(qiáng)，可精確地完成島礁影像配準(zhǔn)，能夠滿足實(shí)際生產(chǎn)的需要。
【IPC分類】G06T3/00
【公開號(hào)】CN105005962
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510500058
【發(fā)明人】程亮, 陳振杰, 駢宇哲, 李滿春, 陳焱明, 姜朋輝, 王昱, 許浩, 張峰琦, 鄧樹林
【申請(qǐng)人】南京大學(xué)
【公開日】2015年10月28日
【申請(qǐng)日】2015年8月14日