一种基于半全局能量优化的影像配准方法【专利摘要】一种基于半全局能量优化的影像配准方法，包括根据地面采样距离对待配准影像进行预处理，使得参考影像和预处理后的待配准影像的分辨率相同；给定同名点搜索范围，针对参考影像相对于预处理后的待配准影像的二维视差场构建能量函数，用多个方向优化路径上的匹配代价来近似能量函数的匹配代价；进行匹配代价的聚合、二维视差场的计算及后处理和影像重采样，得到最终的配准影像。本发明技术方案实现过程简单，支持自动化运行，能够在没有任何几何变形的先验信息的情形下，有效地对待配准影像进行纠正，避免了配准模型选择的盲目性，并且能够处理较为严重的影像局部变形。【专利说明】—种基于半全局能量优化的影像配准方法【
技术领域：
】[0001]本发明涉及遥感影像【
技术领域：
】，尤其是涉及一种基于能量优化的影像配准方法。【
背景技术：
】[0002]影像配准是将不同时间或不同传感器所获得的同一地区的影像归化到统一的坐标系中的操作，它是许多图像处理操作的先决条件，如影像融合、变化检测、统计模式识别、三维重构、地图修正等(孙家抦，2003)。传统的影像配准方法主要分为如下4个步骤:[0003]I)影像特征提取,例如Harris角点特征(Harris,1988)>SUSAN角点特征(Smith,1997)、尺度不变特征(Scale-1nvariantFeatures)(Lowe,2004)、最大稳定极值区域(MaximallyStableExtremalRegions)(Matas,2004)、加速稳健特征(SpeededUpRobustFeatures)(Bay,2006)等；[0004]2)特征匹配及粗差剔除；[0005]3)计算影像变换模型，如仿射变换、多项式、不规则三角网、薄板样条等；[0006]4)根据变换模型对影像进行重采样。[0007]然而，特征匹配本身会存在一定的误差。简单的影像变换模型，如仿射变换、低阶多项式等，可以通过变换参数的稳健估计使配准精度少受匹配误差的影响，但难以处理较复杂的影像变形。较为复杂的影像变换模型，如不规则三角网、薄板样条等，可以处理较复杂的影像变形，但必须有足够多的同名特征，且局部配准精度受匹配误差的直接影响。另夕卜，影像变换模型的选择通常根据经验而定，带有一定的盲目性。[0008]近十年来，密集匹配有了突破性的进展，涌现了一大批优秀的算法。Scharstein和Szeliski(2002)对密集匹配方法进行了分类和评估，他们将这些方法分为局部方法和全局方法两类。局部方法只利用对应点周围的局部影像信息，效率较高，但是缺少整体的约束，难以处理弱纹理、重复纹理、遮挡等问题，往往无法得到高精度的结果。全局方法通过对视差图D构建一个带平滑项的能量函数，将立体匹配问题转化为一个能量最小化问题。全局方法虽然能取得较好的匹配结果，但是往往需要进行多次迭代，计算耗时大。[0009]最近，SGM算法以其出色的表现和较高的效率，在立体匹配、三维重建、移动机器人、驾驶员辅助系统中获得了巨大的成功(Hirschmilller，2011)。SGM算法采用多个方向的平滑约束来近似全局的平滑约束，计算量小，精度高，并且能够有效地处理遮挡和弱纹理的区域。另外，SGM算法还能够通过单指令多数据流(SingleInstructionMultipleData,SIMD)>图形处理单兀(GraphicProcessingUnit,GPU)和现场可编程门阵列(Field-ProgrammableGateArray,FPGA)等进行软硬件的加速，以满足一些实时性的需求。但尚未出现将SGM算法运用于影像配准的相应技术方案。另外，原始SGM算法是在核线影像上进行的，即影像不存在上下视差，只考虑地表高程起伏引起的水平视差，所以它的搜索范围是一维的；而对于影像配准来说，搜索范围往往是二维的，所以无法将SGM算法直接运用于影像配准。【
发明内容】[0010]针对现有技术的不足，本发明设计了一种基于半全局能量优化的影像配准方法。[0011]本发明技术方案提供一种基于半全局能量优化的影像配准方法，包括以下步骤:[0012]步骤1，根据地面采样距离对待配准影像进行预处理，使得参考影像和预处理后的待配准影像的分辨率相同；[0013]步骤2，将参考影像作为左影像，将预处理后的待配准影像作为右影像，给定同名点搜索范围，包括X方向视差的取值范围[dxmin，dxmax]，y方向视差的取值范围[dymin,dymax]；[0014]步骤3，对参考影像相对于预处理后的待配准影像的二维视差场(Dx，Dy)构建能量函数如下，【权利要求】1.一种基于半全局能量优化的影像配准方法，其特征在于，包括以下步骤:步骤I，根据地面采样距离对待配准影像进行预处理，使得参考影像和预处理后的待配准影像的分辨率相同；步骤2，将参考影像作为左影像，将预处理后的待配准影像作为右影像，给定同名点搜索范围，包括X方向视差的取值范围[dxmin,dxmaJ,y方向视差的取值范围[dymin,dymax]；步骤3，对参考影像相对于预处理后的待配准影像的二维视差场(Dx，Dy)构建能量函数如下，【文档编号】G06T7/00GK103761739SQ201410032165【公开日】2014年4月30日申请日期:2014年1月23日优先权日:2014年1月23日【发明者】王盛,江万寿申请人:武汉大学