专利名称：一种用于拼接式探测器生成的高光谱图像几何配准方法
技术领域：
本发明涉及图像处理领域，具体是指一种用于拼接式探测器生成的高光谱图像的几何配准方法，它用于校正图像中的几何错位现象。
背景技术：
为了获得较大视场地物图像，需要增加探测器空间维度。受仪器地面分辨率、幅宽等指标需求，以及红外碲镉汞探测器设计工艺的限制，新研制的高光谱成像仪在短波红外(1000nm-2500nm)范围内，焦平面排列采用四块探测器阵列分列两行错开拼接的设计方案，并采用两个光路系统进行逐行的探测器阵列成像，最终将四块探测器阵列所形成的像进行拼接，见
图1。然而由于探测器阵列焦平面类似于多元排列，并在横向有一定的错位，表现在图像上为相邻探测器阵列扫描带的错位现象。因此成像后需进行多视场配准校正，以确保图像的几何定位精度能满足设计和应用要求。传统的几何配准方法大致分为基于频率域、基于灰度相关以及基于特征的方法。基于频率域的方法是利用傅里叶变换将两幅待匹配的图像变换到频域，然后利用互功率谱直接计算出两幅图像间的平移矢量，但图像的多地物多信息性使得计算得到的误差较大；基于灰度相关的方法是寻找两幅图像重叠部分，利用它们所对应的颜色系统中灰度级的相似性为准则寻找图像的配准位置，这需要两幅图像之间具有较大面积的重叠区域；比较常用的方法是基于特征的方法，具体算法为从待配准图像中提取特征集，利用特征的对应关系进行匹配。然而，本研究的高光谱成像仪不同探测器阵列之间的重叠区域小于10个像元，特征难提取，配准精度低，不适用于使用基于灰度相关或者基于特征的方法，会造成很大的匹配误差。因此考虑通过计算错位图像中线性地物的线性拟合偏置差得到错位的亚像元个数，根据求得结果对错位图像进行重采样的方法来完成几何配准。
发明内容
基于上述已有技术存在的问题，本发明的目的是提出一种几何空间图像错位的配准方法，以修正由于光机系统和探测器排列限制而导致的图像空间非匹配问题。该匹配方法首先寻找特殊目标地物，然后根据质心法进行统计数值计算得到地物边界信息，进行边缘提取后对待配准图像进行边缘线性拟合，从而计算两条拟合直线的偏置差，即为偏移的亚像元值，最后根据偏移量对图像进行三次样条重采样以实现校正。其具体步骤是:I)筛选高光谱图像。对高光谱成像仪采集到的高光谱图像进行人工目视判读筛选，挑选河流、桥梁、公路、麦田边缘或海岸线这些狭长地物目标，所选图像应是覆盖不同探测器拼接的图像。2 )对地物目标进行边缘提取。具体方法为:a)记录探测器的固定拼接位置和狭长目标地物的交界点为分割点(X(l，yci)，以分割点( , %)为基准分别选择错位图像左右两边狭长地物的纵坐标值y」，j=o, 1,2...m,选择纵坐标点个数>8个，以保证线性拟合的精度。b)计算横坐标值X’。假设拼接图像两边灰度值均值分别为M5I,对于步骤a)中每个y」，在边界区域并非严格的区分，会存在过渡像元且灰度值介于M和N之间。定义检测到的边缘为像元被分割为两个灰度值Ms N面积一致的部分，寻找边界点即求像元灰度值为1/2(Μ+ )时的横坐标位置X’，见图2。设采样点为正方形像元，从左向右水平移动Cyj, j=0, 1,2...1iuxi, i=0, 1,2...η),选择灰度值最接近1/2 +N )的像元，设其灰度值为DNu，计算其权重Wu分布为:
权利要求
1.一种用于拼接式探测器生成的高光谱图像的几何配准方法，其特征在于包括的如下步骤: 1)筛选高光谱图像，从探测器生成的高光谱图像中挑选河流、桥梁、公路、麦田边缘或海岸线这些狭长地物目标，所选图像应是覆盖不同探测器拼接的图像； 2)对地物目标进行边缘提取，具体方法为: a)记录探测器的固定拼接位置和狭长目标地物的交界点为分割点(Xt^yci),以分割点(Xe, yo)为基准分别选择错位图像左右两边狭长地物的纵坐标值y」，j=0,1,2...m，选择纵坐标点个数>8个，以保证线性拟合的精度； b)计算横坐标值X’，假设拼接图像两边灰度值均值分别为M,N，对于步骤a)中每个y」，在边界区域并非严格的区分，会存在过渡像元且灰度值介于M和S之间，定义检测到的边缘为像元被分割为两个灰度值M，，頁面积一致的部分，寻找边界点即求像元灰度值为1/2(M+ N)时的横坐标位置X’，设采样点为正方形像元，从左向右水平移动(ypj=0, I, 2...m, Xi, i=0, I, 2...n)，选择灰度值最接近1/2<Μ+Ν)的像元，设其灰度值为DNij,计算其权重Wu分布为:
全文摘要
本发明公开了一种用于拼接式探测器生成的高光谱图像几何配准方法，它应用于品字型排列探测器，其排列方式导致的图像几何错位情况。其方法首先寻找高光谱图像上的狭长地物目标，通过求算质心位置进行目标地物的边缘提取，分别对错位两边图像中目标地物的边缘做线性拟合，比较错位两边图像的拟合偏置，从而得到错位图像的亚象元个数。根据结果对错位图像进行重采样实现几何校正。通过本发明的几何错位配准方法能够高精度探测错位值且不引入其他误差，是该领域的一项关键突破，方法可靠且有实用价值。同时可为同类型探测器的遥感图像几何配准提供参考依据。
文档编号G06T7/00GK103247029SQ201310098388
公开日2013年8月14日 申请日期2013年3月26日 优先权日2013年3月26日
发明者巩彩兰, 胡勇, 孟鹏, 栗琳, 赫华颖, 祝令亚 申请人:中国科学院上海技术物理研究所, 中国资源卫星应用中心