一种图像配准方法和系统的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种图像配准方法和系统，对多通道采集得到的图像分块，并将每一块图像分别进行逐级降采样；对降采样获取的每一图像块组，按照分辨率由低到高的顺序逐级递归匹配，得到原图像块的最佳匹配位置；根据各图像块的最佳匹配位置获取主辅图像的对应关系，并移动辅图像实现图像配准。本发明的这种分级递归结构的运算量小，如此，即使对尺寸大且局部纹理不明显的海洋SAR图像，也能进行稳定、高效的配准。
【专利说明】一种图像配准方法和系统
【技术领域】
[0001]本发明涉及图像处理技术，尤其涉及一种图像配准方法和系统。
【背景技术】
[0002]合成孔径雷达(SAR, Synthetic Aperture Radar)又名微波成像雷达,是众多雷达中的一种，它使用复杂的雷达数据后处理方法来获得极窄的有效辐射波束，对产生的雷达图像意味着极高的分辨率。特点是分辨率高，能全天候工作，能有效地识别伪装和穿透掩盖物，如识别伪装的导弹地下发射井、识别云雾笼罩地区的地面目标等。
[0003]图像配准是指对取自不同时间、不同传感器、或不同视角的同一场景的两幅以上图像进行匹配的过程。单一图像存在时间和空间分辨率的局限性，而图像配准能够得到单一图像不具备的场景解释，其应用领域非常广泛，比如:遥感图像分析、全景漫游、目标识另U、以及定位等。其中，遥感领域图像之间的配准可以将不同时段、由不同卫星拍摄的图片信息统一到一起，从而应用于地图绘制或灾害评估等，因此，对图像配准进行研究显得尤为重要。
[0004]目前，多通道SAR所面临的最重要的问题是:如何对各通道采集的同一场景的多幅图像进行配准，以便提高后续处理的精度。特别地，海洋SAR图像具有尺寸大、小范围的局部纹理不明显、信噪比低等特点，因此，多通道SAR海洋图像配准特别困难。
[0005]目前，工程上普遍采用的图像配准方法可以分为两类:基于相关峰值的图像配准和基于关键点的图像配准。其中，相关峰值方法操作简便，但对噪声敏感而且时间复杂度高。关键点方法虽然在灵敏度和时间复杂度方面优于相关峰值方法，但是不适用于海洋SAR图像，因为海洋SAR图像的关键点特征不明显直接导致关键点获取困难。
[0006]综上所述，如何稳定高效地对SAR海洋图像进行配准是目前亟待解决的问题。
【发明内容】
[0007]有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种图像配准方法和系统，能够提高配准效率及稳定性。
[0008]为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的:
[0009]一种图像配准方法，包括:
[0010]对多通道采集得到的图像分块，并将每一块图像分别进行逐级降采样；
[0011]对降采样获取的每一图像块组，按照分辨率由低到高的顺序逐级递归匹配，得到原图像块的最佳匹配位置；
[0012]根据各图像块的最佳匹配位置获取主辅图像的对应关系，并移动辅图像实现图像配准。
[0013]所述对多通道采集得到的图像分块，并将每一块图像分别进行逐级降采样为:
[0014]将多通道采集得到的图像按照相同的分块方式进行分块；
[0015]对每一块图像，按照降采样率的大小再细分为更小的图像块；求每个小图像块内像素的平均值作为降采样后该小图像块处的像素值；如此逐级细分求平均，得到一组分辨率不同的图像块组。
[0016]所述对降采样获取的每一图像块组，按照分辨率由低到高的顺序逐级递归匹配，得到原图像块的最佳匹配位置为:
[0017]按照分辨率由低到高的顺序，采用相关峰值方法得到低分辨率图像块的最佳匹配位置；
[0018]根据所述低分辨率图像的最佳匹配位置，选择高分辨率图像块中的匹配位置搜索窗；
[0019]在所述搜索窗内采用相关峰值方法得到所述高分辨率图像块的最佳匹配位置，如此递归进行，直到得到原图像块的最佳匹配位置。
[0020]所述采用相关峰值方法得到图像块的最佳匹配位置为:
[0021]
【权利要求】
1.一种图像配准方法，其特征在于，该方法包括: 对多通道采集得到的图像分块，并将每一块图像分别进行逐级降采样； 对降采样获取的每一图像块组，按照分辨率由低到高的顺序逐级递归匹配，得到原图像块的最佳匹配位置； 根据各图像块的最佳匹配位置获取主辅图像的对应关系，并移动辅图像实现图像配准。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对多通道采集得到的图像分块，并将每一块图像分别进行逐级降采样为: 将多通道采集得到的图像按照相同的分块方式进行分块； 对每一块图像，按照降采样率的大小再细分为更小的图像块；求每个小图像块内像素的平均值作为降采样后该小图像块处的像素值；如此逐级细分求平均，得到一组分辨率不同的图像块组。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对降采样获取的每一图像块组，按照分辨率由低到高的顺序逐级递归匹配，得到原图像块的最佳匹配位置为: 按照分辨率由低到高的顺序，采用相关峰值方法得到低分辨率图像块的最佳匹配位置； 根据所述低分辨率图像的最佳匹配位置，选择高分辨率图像块中的匹配位置搜索窗；在所述搜索窗内采用相关峰值方法得到所述高分辨率图像块的最佳匹配位置，如此递归进行，直到得到原图像块的最 佳匹配位置。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述采用相关峰值方法得到图像块的最佳匹配位置为: 1—1 J-1/—1./-1 ΣΣχ(?^')1-(?+Ββ^'+/,?ο)^ΣΣχ(/>./)κ(/+Λ^*+Μ)时，最佳匹配位置为 |={) β~?O(n0, m0)。
5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，根据所述低分辨率图像的最佳匹配位置，选择高分辨率图像块中的匹配位置搜索窗为: 低分辨率图像的最佳匹配位置为(?,!?)，与上一级高分辨率图像的降采样率为PXQ时，选择所述高分辨率图像的搜索窗为中心在(nQP，m0Q)，四个端点为(nQP-2CP，m0Q-2CQ)，(n0P-2CP, m0Q+2CQ)，(n0P+2CP, m0Q-2CQ)，(n0P+2CP, m0Q+2CQ)所规定的范围，其中，C 为搜索窗大小的调整因子。
6.一种图像配准系统，其特征在于，该系统包括:分块模块、降采样模块、最佳匹配位置确定模块和配准模块；其中， 所述分块模块，用于对多通道采集得到的图像分块； 所述降采样模块，用于将所述分块后的每一块图像分别进行逐级降采样； 所述最佳匹配位置确定模块，用于对降采样模块获取的每一图像块组，按照分辨率由低到高的顺序逐级递归匹配，得到原图像块的最佳匹配位置； 所述配准模块，用于根据各图像块的最佳匹配位置获取主辅图像的对应关系，并移动辅图像实现图像配准。
7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于， 所述分块模块，具体用于将多通道采集得到的图像按照相同的分块方式进行分块； 所述降采样模块，具体用于对所述分块后的每一块图像，按照降采样率的大小再细分为更小的图像块；求每个小图像块内像素的平均值作为降采样后该小图像块处的像素值；如此逐级细分求平均，得到一组分辨率不同的图像块组。
8.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述最佳匹配位置确定模块具体用于: 按照分辨率由低到高的顺序，采用相关峰值方法得到低分辨率图像块的最佳匹配位置； 根据所述低分辨率图像的最佳匹配位置，选择高分辨率图像块中的匹配位置搜索窗；在所述搜索窗内采用相关峰值方法得到所述高分辨率图像块的最佳匹配位置，如此递归进行，直到得到原图像块的最佳匹配位置。
9.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，所述最佳匹配位置确定模块采用相关峰值方法得到图像块的最佳匹配位置为:
10.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，所述最佳匹配位置确定模块根据所述低分辨率图像的最佳匹配位置，选择高分辨率图像块中的匹配位置搜索窗为: 低分辨率图像的最佳匹配位置为(?,!?)，与上一级高分辨率图像的降采样率为PXQ时，选择所述高分辨率图像的搜索窗为中心在(nQP，m0Q)，四个端点为(nQP-2CP，m0Q-2CQ)，(n0P-2CP, m0Q+2CQ)，(n0P+2CP, m0Q-2CQ)，(n0P+2CP, m0Q+2CQ)所规定的范围，其中，C 为搜索窗大小的调整因子。
【文档编号】G06T7/00GK103489178SQ201310349565
【公开日】2014年1月1日 申请日期:2013年8月12日 优先权日:2013年8月12日
【发明者】邓云凯, 王宇, 邵云峰, 陈润璞, 柳罡, 许丽颖, 李泓宇, 唐江文, 宋明聪, 李兴林, 袁志辉 申请人:中国科学院电子学研究所