本发明涉及insal系统的图像配准方法。
背景技术：
insal(干涉合成孔径激光雷达)系统的图像配准方法一般选择insar算法实现，但由于系统的信号源不同导致系统噪声的来源不同。在一般的insar(合成孔径雷达干涉)系统所需要的各种形式的射频信号都来自于雷达频率综合器。目前雷达频综器是以振荡器作为基准源，它的频率漂移和相位噪声会直接影响系统的精度和可靠性。而对于insal而言，由于insal的回波接收依靠光电探测器，光电探测器的主要噪声来源是散粒噪声和热噪声。其中，散粒噪声包括信号光、背景光和暗电流的散粒噪声。insar的配准算法对于含高斯白噪声的insal系统单视图配准效果较差，而且配准速度较慢。
技术实现要素：
本发明的目的是为了解决insar的配准方法对于含高斯白噪声的insal系统单视图配准效果差、配准速度慢的问题，从而提供一种干涉合成孔径激光雷达系统的图像配准方法。
本发明所述的一种干涉合成孔径激光雷达系统的图像配准方法，包括以下步骤：
步骤一、在主图像上选定1个参考点，以该参考点为中心划定m×m的区域作为配准窗口；
在辅图像上选定与主图像上的参考点对应的点，以该点为中心划定n×n的区域，在该区域内选取m×m的区域与配准窗口按照相关系数进行配准，从而估算出配准平移的尺度；m和n均为正整数，且m＜n；
步骤二、在主图像上选定多个标准点，分别以一个标准点为中心划定m×m的区域作为配准窗口，在辅图像上根据步骤一估算出的配准平移的尺度，划定q×q的搜索窗口，以最大相关函数作为配准标度进行标准点粗配准，得到粗配准偏移量；q为正整数，且m＜q＜n；
重复步骤二，直至主图像上多个标准点粗配准完毕；
步骤三、根据步骤二得到的粗配准偏移量，在辅图像上选择a×a的搜索窗口，并进行插值，即在相邻两点之间插入y个点，得到[(a-1)×y+a]×[(a-1)×y+a]的新的搜索窗口；a和y均为正整数，且a＜m；
以主图像上的参考点为中心划定s×s的窗口，并进行插值，即在相邻两点之间插入y个点，得到[(s-1)×y+s]×[(s-1)×y+s]的新的配准窗口；s为正整数，且s＜a；
在方位向选取一个点作为第一分割位置，第一分割位置在方位向零多普勒位置做对称后，得到第二分割位置，两个分割位置之间的标准点为近零多普勒位置标准点，采用谱配准方法作为配准标度，结合新的搜索窗口和新的配准窗口得到第一种标度标准点精配准偏移量，两个分割位置之外的标准点为远零多普勒位置标准点，采用最大相关函数作为配准标度，结合新的搜索窗口和新的配准窗口得到第二种标度标准点精配准偏移量；
步骤四：将步骤三中通过两种标度得到的标准点精配准偏移量组合得到主图像的标准点精配准偏移量矩阵，确定主图像中任意一个像元的偏移量；
步骤五：根据步骤四得到的偏移量，采用三次样条函数插值方法对辅图像进行重采样，完成图像配准。
优选的是，所述步骤四中通过二次多项式拟合确定主图像中任意一个像元的偏移量，所述二次多项式拟合采用齐次方程组，齐次方程组见公式(1)，
其中a1、a2至f1、f2均为拟合参数，(x1,y1)为主图像上的像元坐标，(x2,y2)为辅图像上与主图像的相应像元坐标相对应的坐标。
优选的是，所述最大相关函数采用幅度相关函数或复相关函数实现。
本发明的图像配准中对于粗配准和精配准选择不同的配准标度进行配准，以提高配准效率以及精度；精配准中对于不同方位向位置选择不同的配准标度进行配准。本发明的配准精度高，配准速度快。
附图说明
图1是具体实施方式一所述的一种干涉合成孔径激光雷达系统的图像配准方法的流程图。
具体实施方式
具体实施方式一：结合图1具体说明本实施方式，本实施方式所述的一种干涉合成孔径激光雷达系统的图像配准方法，包括以下步骤：
步骤一、在主图像上选定1个参考点，以该参考点为中心划定21×21的区域作为配准窗口；
在辅图像上选定与主图像上的参考点对应的点，以该点为中心划定300×300的区域，在该区域内选取21×21的区域与配准窗口按照相关系数进行配准，从而估算出配准平移的尺度；
步骤二、在主图像上选定多个标准点，分别以一个标准点为中心划定21×21的区域作为配准窗口，在辅图像上根据步骤一估算出的配准平移的尺度，划定31×31的搜索窗口，以最大相关函数作为配准标度进行标准点粗配准，得到粗配准偏移量；
重复步骤二，直至主图像上多个标准点粗配准完毕；
步骤三、根据步骤二得到的粗配准偏移量，在辅图像上选择5×5的搜索窗口，并进行插值，即在相邻两点之间插入9个点，得到41×41的新的搜索窗口；
以主图像上的参考点为中心划定3×3的窗口，并进行同样的插值，即在相邻两点之间插入9个点，得到21×21的新的配准窗口；
在方位向选取一个点作为第一分割位置，第一分割位置在方位向零多普勒位置做对称后，得到第二分割位置，两个分割位置之间的标准点为近零多普勒位置标准点，采用谱配准方法作为配准标度，结合新的搜索窗口和新的配准窗口得到第一种标度标准点精配准偏移量，两个分割位置之外的标准点为远零多普勒位置标准点，采用最大相关函数作为配准标度，结合新的搜索窗口和新的配准窗口得到第二种标度标准点精配准偏移量；
步骤四：将步骤三中通过两种标度得到的标准点精配准偏移量组合得到主图像的标准点精配准偏移量矩阵，确定主图像中任意一个像元的偏移量；
步骤五：根据步骤四得到的偏移量，采用三次样条函数插值方法对辅图像进行重采样，完成图像配准。
所述步骤四中通过二次多项式拟合确定主图像中任意一个像元的偏移量，所述二次多项式拟合采用齐次方程组，齐次方程组见公式(1)，
其中a1、a2至f1、f2均为拟合参数，(x1,y1)为主图像上的像元坐标，(x2,y2)为辅图像上与主图像的相应像元坐标相对应的坐标。
在主图像上选定多个像元分别作为多个标准点，根据主图像上的标准点坐标、标准点精配准偏移量矩阵中标准点的偏移量，得到辅图像上与主图像的相应像元坐标相对应的坐标，将主图像上的像元坐标、辅图像上的相应像元坐标相对应的坐标代入公式(1)，得到拟合参数a1、a2至f1、f2，再将主图像中任意一个像元的坐标代入公式(1)中，即可得到辅图像上与主图像的相应像元坐标相对应的坐标，根据主图像中像元的坐标及辅图像上与主图像的相应像元坐标相对应的坐标得到主图像中任意一个像元的偏移量。
对辅图像进行重采样，即实现辅图像上与主图像的相应像元坐标相对应的坐标与主图像的相应像元坐标相同。
所述最大相关函数采用幅度相关函数实现。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。
虽然在本文中参照了特定的实施方式来描述本发明，但是应该理解的是，这些实施例仅仅是本发明的原理和应用的示例。因此应该理解的是，可以对示例性的实施例进行许多修改，并且可以设计出其他的布置，只要不偏离所附权利要求所限定的本发明的精神和范围。应该理解的是，可以通过不同于原始权利要求所描述的方式来结合不同的从属权利要求和本文中所述的特征。还可以理解的是，结合单独实施例所描述的特征可以使用在其他所述实施例中。