【摘要】：SAR圖像具有全天候工作,穿透力強等優(yōu)點,被廣泛應(yīng)用于氣象分析,地質(zhì)勘測等領(lǐng)域。SAR圖像的配準是許多SAR圖像處理應(yīng)用必不可少的步驟之一,因此,關(guān)于SAR圖像配準技術(shù)的研究在當今社會具有非常重要的研究價值。由于SAR圖像特殊的成像機理和成像條件,使傳統(tǒng)光學圖像的配準方法不適用于SAR圖像,因此基于SAR圖像的配準方法已經(jīng)成為圖像處理領(lǐng)域研究的熱點之一,并得到快速發(fā)展。本文在國家高層次人才特殊支持計劃(SAR圖像解譯與目標識別),國家自然科學基金面上項目(基于生成對抗網(wǎng)絡(luò)的極化SAR地物分類,61771379)等項目的支持下,以基于特征的圖像配準方法為基礎(chǔ),結(jié)合深度自學習,提出了三種基于深度自編碼網(wǎng)絡(luò)的SAR圖像配準方法,內(nèi)容如下:1.通過實驗說明SIFT特征在SAR圖像中存在的問題,如SIFT特征不再具有旋轉(zhuǎn)不變性,不滿足最近距離匹配等。針對特征提取的這些問題,基于自編碼網(wǎng)絡(luò)無監(jiān)督的對圖像進行特征提取,網(wǎng)絡(luò)的輸入為以特征點為中心的圖像塊,輸出作為對圖像的特征描述,然后度量特征得到匹配點對,完成配準。該方法避免了人工設(shè)計特征的復雜操作,對于不同數(shù)據(jù),可以自適應(yīng)的提取特征進行匹配。與SIFT相比,可以得到更多數(shù)量的正確匹配點對,并且提高了匹配點對的準確度,從而提高了配準的精度。2.由于自編碼網(wǎng)絡(luò)對圖像數(shù)據(jù)進行編碼和重構(gòu)是無監(jiān)督過程,網(wǎng)絡(luò)參數(shù)的更新與特征的匹配結(jié)果沒有關(guān)系,因此在實際應(yīng)用中,容易造成對于地理形狀相似的圖像塊所提取到的特征也過于相似的問題,不利于匹配。為解決該問題,基于自編碼網(wǎng)絡(luò)有監(jiān)督的完成配準,即引入有標簽數(shù)據(jù)指導網(wǎng)絡(luò)的訓練。同時為了更好的學習數(shù)據(jù)分布,有效利用數(shù)據(jù),引入遷移學習,使用源數(shù)據(jù)進行預(yù)訓練,再使用目標數(shù)據(jù)進行微調(diào)。利用該方法進行網(wǎng)絡(luò)訓練之后,能夠直接得到測試圖像中特征點的匹配結(jié)果,而不需要再進行距離度量。該方法可以得到更多數(shù)量的正確匹配點對,并且更加精確,均方根誤差更小,進一步提高了配準的精度。3.有監(jiān)督網(wǎng)絡(luò)訓練包括預(yù)訓練和微調(diào)兩個過程,與無監(jiān)督自編碼網(wǎng)絡(luò)相比在配準精度有所提高,但是訓練過程仍較為繁瑣,訓練時間長。為提高網(wǎng)絡(luò)訓練的效率,本文基于有監(jiān)督網(wǎng)絡(luò)的訓練過程,采用將預(yù)訓練和微調(diào)結(jié)合起來同時進行的方式進行訓練,即將交叉熵和重構(gòu)誤差結(jié)合構(gòu)造損失函數(shù),并通過不同的權(quán)重決定每部分在訓練不同階段的作用。該方法與有監(jiān)督網(wǎng)絡(luò)的訓練相比,簡化了訓練過程,同時保證了正確匹配點對的數(shù)量,保證了匹配點對的準確度,不降低配準的精度。
【圖文】：

噪聲比較明顯，信噪比低。圖 2.1 為可見光圖像和 SAR 圖像示例。(a)可見光圖像 (b)SAR 圖像圖2.1 圖像數(shù)據(jù)2.2 圖像配準基礎(chǔ)知識2.2.1 圖像配準的定義對于不同時間、不同天氣、或者不同成像設(shè)備下獲取的多幅圖像，如果需要知道這多幅圖像中存在哪些真實的地理變化，就需要進行圖像之間的校正、匹配等操作，消除拍攝環(huán)境造成的圖像之間的差異，這個過程稱為圖像配準。圖像配準中，稱傳感器獲取的兩幅或多幅圖像為參考圖像和待配準圖像。通常將參考圖像作為圖像配準的基準圖，而待配準圖像均以基準圖為基礎(chǔ)，進行圖像變換。假設(shè)參考圖像為 1I x ,y ,待配準圖像為 2I x

圖 3.8 為待配準圖像由人工構(gòu)造變換矩陣對參考圖像進行變換所得實驗數(shù)據(jù)。(a)參考圖像 (b)待配準圖像圖3.8 實驗數(shù)據(jù)對其進行 SIFT 特征舉例分析，，其中(a)中可以得到 1327 個特征點，(b)中有 1360個特征點，若點對的坐標誤差小于 2 認為是匹配的。通過分析發(fā)現(xiàn)，滿足匹配規(guī)則的匹配點對共有 288 對。其中匹配點對之間的特征的歐氏距離如圖 3.9 中的紅色曲線所示；而在(b)的所有關(guān)鍵點中，與(a)中的 288 個特征點的最近特征距離如圖 3.11 的藍
【學位授予單位】：西安電子科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TN957.52

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本文編號：2606577