基于最大核密度估计的相位相关亚像素匹配方法
【专利摘要】本发明涉及一种基于最大核密度估计的相位相关亚像素匹配方法，具体为：①影像间互功率谱Q(u，v)的计算；②分离Q(u，v)实部与虚部，应用相位边缘滤波去噪，求取相位角矩阵ψ(u，v)；③对相位角矩阵解缠，得到对应的平面矩阵ψunwrap(u，v)；④使用MKDE方法对平面矩阵进行拟合，得到平面方程参数x0和y0，并根据相位角与空域像素的比例关系，计算获得亚像素匹配结果。与现有技术相比，本发明获得的匹配结果具有良好的稳健性，能够有效避免相位角矩阵中粗差对相位角平面拟合的影响，提高匹配精度，同时显著减小了亚像素匹配结果的像素锁现象。
【专利说明】基于最大核密度估计的相位相关亚像素匹配方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及遥感影像领域，尤其是涉及一种基于最大核密度估计的相位相关亚像素匹配方法。
【背景技术】
[0002]遥感影像的亚像素精确匹配是摄影测量与遥感领域的关键技术之一。通过影像间的亚像素匹配，能够精确的获取立体视差、地物位移、地表形变场等数据，在DEM生成、影像融合、地表形变监测等领域有着极其重要的应用。
[0003]基于相位相关的亚像素匹配方法，具有抗噪声性能好、受影像灰度影响小、匹配精度高等特点，近年来得到了广泛的关注。其中，Hoge等使用基于奇异值分解(singularvalue decomposition, SVD)的方法,将相位矩阵分解为两个一维向量,通过直线拟合的方式对亚像素位移值进行了计算；Nagashima等使用二维sine函数对互功率谱峰值进行插值拟合(peak evaluation formula, PEF),获得了亚像素精度；Liu等采用最小二乘和快速最大能量密度估计(2D-LS)的方法，对相位角平面进行拟合，通过相位角平面斜率计算了亚像素位移。
[0004]然而，现有的相位相关亚像素匹配方法依然存在三个问题:①通过相位相关获得的相位矩阵通常含有较大的粗差，传统的最小二乘拟合方法难以对相位角精确求解；②影像的过采样、相位矩阵的奇异值分解等方法，均有计算复杂度高，抗粗差性差等缺点；③亚像素匹配结果会产生像素锁现象(pixel locking effect)，直接影响匹配精度。上述的问题直接影响到基于相位相关的亚像素匹配精度和匹配结果的稳健性，并对运算量提出了较高的要求。
【发明内容】
[0005]本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种基于最大核密度估计的相位相关亚像素匹配方法，对相位解缠后的相位角平面进行精确的拟合，通过拟合平面方程，得到了影像间的亚像素匹配结果，匹配结果具有良好的稳健性。
[0006]本发明的目的可以通过以下技术方案来实现:
[0007]一种基于最大核密度估计的相位相关亚像素匹配方法，包括以下步骤:
[0008]I)获取参考影像m(i，j)与待匹配影像s(i，j)，计算两个影像间在频域中的互功率谱矩阵Q (u，V):
[0009]
【权利要求】
1.一种基于最大核密度估计的相位相关亚像素匹配方法，其特征在于，包括以下步骤: 1)获取参考影像m(i，j)与待匹配影像s(i，j)，计算两个影像在频域中的互功率谱矩阵 Q(u, V):
2.根据权利要求1所述的一种基于最大核密度估计的相位相关亚像素匹配方法，其特征在于，所述的步骤3)中，对相位角矩阵进行解缠采用的方法为基于最小网络费用流的二维相位解缠算法。
3.根据权利要求1所述的一种基于最大核密度估计的相位相关亚像素匹配方法，其特征在于，所述的步骤4)中，采用最大核密度估计方法对相位角平面进行参数估计的具体流程为: 401)从候选数据点中随机选取一个数据子集； 402)由数据子集计算相位角平面的初始估计参数； 403)用相位角平面的初始估计参数计算全部候选点的残差，并计算残差的核密度f.
4.根据权利要求3所述的一种基于最大核密度估计的相位相关亚像素匹配方法，其特征在于，所述的核函数的具体表达式为:
5.根据权利要求1所述的一种基于最大核密度估计的相位相关亚像素匹配方法，其特征在于，所述的步骤4)中，相位角与空域像素的比例系数为Ν/2π，N为离散傅里叶变换参数。
【文档编号】G06T7/00GK103942775SQ201410051992
【公开日】2014年7月23日 申请日期:2014年2月14日 优先权日:2014年2月14日
【发明者】童小华, 徐聿升, 叶真, 刘世杰, 李凌云, 陈杰 申请人:同济大学