結(jié)合SIFT和RANSAC算法的InSAR影像配準(zhǔn)
發(fā)布時(shí)間:2021-04-11 11:52
配準(zhǔn)是合成孔徑雷達(dá)干涉測(cè)量(In SAR)得到干涉圖前的關(guān)鍵步驟。本文提出了基于SIFT和RANSAC的In SAR影像配準(zhǔn)。尺度不變特征變換(SIFT)和隨機(jī)采樣一致性(RANSAC)相結(jié)合,得到特征穩(wěn)定、匹配點(diǎn)對(duì)可靠的In SAR影像配準(zhǔn)。利用PALSAR數(shù)據(jù)及Terra SAR-X數(shù)據(jù),進(jìn)行不同分辨率、不同波段的SAR影像配準(zhǔn)試驗(yàn),結(jié)合生成的干涉圖條紋的清晰程度,評(píng)價(jià)其精度。并與目前主流的交叉互相關(guān)方法得到的相干系數(shù)進(jìn)行了對(duì)比,證明了該方法在In SAR影像配準(zhǔn)應(yīng)用中是一種簡(jiǎn)單、有效的方法。
【文章來(lái)源】:測(cè)繪通報(bào). 2015,(12)北大核心CSCD
【文章頁(yè)數(shù)】:4 頁(yè)
【部分圖文】:
PALSAR數(shù)據(jù)生成的干涉圖
94.155-0.0011323-6.0454e-0058.8714e-0087.6932e-0088.0247e-00962.4010.0010803-4.1519e-006-1.1592e-007-5.7026e-0087.6147e-008TerraSAR-X交叉互相關(guān)SIFT_RANSAC70.335700.0000e+0000.0000e+0000.0000e+000-1.9805e-0074.3406e-00832.326660.0000e+0000.0000e+0000.0000e+000-2.0196e-007-1.0252e-00770.366-0.00033798-0.000701262.9442e-0075.5943e-0074.8062e-00732.0910.00048910.0010749-5.584e-007-3.6696e-007-7.7958e-007圖1PALSAR數(shù)據(jù)生成的干涉圖圖2TerraSAR數(shù)據(jù)生成的干涉圖分別利用本文提出的方法及交叉互相關(guān)法計(jì)算的偏移參數(shù)對(duì)副影像重采樣,并計(jì)算得到主副影像相干圖,相干圖中每個(gè)像元值為0~1,表征其相干系數(shù)。對(duì)得到的相干圖中相干系數(shù)進(jìn)行直方圖統(tǒng)計(jì),如圖3、圖4所示,圖中左邊柱狀為交叉互相關(guān)方法,右邊柱狀為本文提出的方法得到的結(jié)果。其中PALSAR數(shù)據(jù)為徐州地區(qū),影像覆蓋地區(qū)丘陵較多,中間一片是湖泊,兩幅影像時(shí)間基線(xiàn)相對(duì)較長(zhǎng)相干性較低。TerraSAR-X數(shù)據(jù)位榆林地區(qū),影像覆蓋地區(qū)沙土較多,建筑物較少,兩幅影像時(shí)間基線(xiàn)較短,相干性較好。從圖中可以看出這本文提出的方法應(yīng)用于這兩組不同波長(zhǎng)、不同分辨率得到的效果與GAMMA軟件中交叉互相方法得到的結(jié)果高度擬合,證明了本文提出的方法的可靠性。五、結(jié)束語(yǔ)SIFT算法在旋轉(zhuǎn)、縮放、遮擋等不利因素下仍然能夠穩(wěn)定地配準(zhǔn)兩幅影像,RANSAC算法能夠穩(wěn)健地判斷適應(yīng)于模型的數(shù)據(jù)點(diǎn)的內(nèi)點(diǎn)和外點(diǎn)。本文利用SIFT算法特征提取的穩(wěn)定性及RANSAC算法32測(cè)繪通報(bào)2015年第12期
苯擁玫窖竅裨?吶渥季?齲???避免了利用軌道信息配準(zhǔn)中軌道參數(shù)的誤差對(duì)配準(zhǔn)結(jié)果造成的影響。由于在尋找同名點(diǎn)中,需要計(jì)算主影像上一個(gè)特征點(diǎn)與副影像上所有特征點(diǎn)的距離,時(shí)間消耗較大,且RANSAC算法效率依賴(lài)于局外點(diǎn)比例,以及模型參數(shù)的維度,為了滿(mǎn)足置信度,需要增加迭代次數(shù),這也降低了計(jì)算效率?紤]到InSAR偏移量較小,且?guī)缀鯖](méi)有旋轉(zhuǎn),且仿射變換模型參數(shù)維度相對(duì)較小,而SIFT算法得到的局外點(diǎn)比例較低,因此該方法的效率相對(duì)較高,若要處理大的InSAR影像,大的多視比例或分塊處理是個(gè)可行的選擇。圖3PALSAR-1干涉圖相干性直方圖圖4TerraSAR-X干涉圖相干性直方圖參考文獻(xiàn):[1]王超,張紅,劉智.星載合成孔徑雷達(dá)干涉測(cè)量[M].北京:科學(xué)出版社,2002.[2]常青,張斌,邵金玲.基于SIFT和RANSAC的特征圖像匹配方法[J].華東理工大學(xué)學(xué)報(bào):自然科學(xué)版,2012(6):747-751.[3]喻小東,郭際明,黃長(zhǎng)軍,等.基于SIFT算法的In-SAR影像配準(zhǔn)方法試驗(yàn)研究[J].遙感信息,2013(2):66-69.[4]LOWED.ObjectRecognitionfromLocalScaleInvariantFeature[C]∥ProceedingsofInternationalConferenceonComputerVision.Kerkyra:[s.n.],1999:1150-1157.[5]LOWED.DistinctiveImageFeaturesfromScale-invari-antKeypoints[J].IJCV,2004,60(2):91-110.[6]尤紅建,付昆.合成孔徑雷達(dá)圖像精準(zhǔn)處理[M].北京:科學(xué)出版社,2011.[7]FISCHLERMA,BOLLESRC.RandomSampleCon-sensus:AParadigmforModelFittingwithApplicationstoImageAnalysisandAutomatedCartography[J].Com-municationsACM,1981,24(6):381-395.[8]胡偉,盧小平,李珵,等.基于改進(jìn)RANSAC算法的屋頂激光點(diǎn)
【參考文獻(xiàn)】:
期刊論文
[1]利用升降軌道SAR數(shù)據(jù)獲取DEM的試驗(yàn)研究[J]. 王琴,陳蜜,劉書(shū)軍,張鵬程. 測(cè)繪通報(bào). 2015(06)
[2]低空UAV激光點(diǎn)云和序列影像的自動(dòng)配準(zhǔn)方法[J]. 陳馳,楊必勝,彭向陽(yáng). 測(cè)繪學(xué)報(bào). 2015(05)
[3]基于MSER的SAR影像配準(zhǔn)算法[J]. 程丹,范洪冬,鄧喀中,姚國(guó)標(biāo). 測(cè)繪通報(bào). 2014(12)
[4]基于SIFT算法的InSAR影像配準(zhǔn)方法試驗(yàn)研究[J]. 喻小東,郭際明,黃長(zhǎng)軍,袁長(zhǎng)征. 遙感信息. 2013(02)
[5]基于SIFT和RANSAC的特征圖像匹配方法[J]. 常青,張斌,邵金玲. 華東理工大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版). 2012(06)
[6]基于改進(jìn)RANSAC算法的屋頂激光點(diǎn)云面片分割方法[J]. 胡偉,盧小平,李珵,賈智樂(lè). 測(cè)繪通報(bào). 2012(11)
[7]SURF算法和RANSAC算法相結(jié)合的遙感圖像匹配方法[J]. 陳藝蝦,孫權(quán)森,徐煥宇,耿蕾蕾. 計(jì)算機(jī)科學(xué)與探索. 2012(09)
[8]RANSAC算法的自適應(yīng)Tc,d預(yù)檢驗(yàn)[J]. 田文,王宏遠(yuǎn),徐帆,方磊. 中國(guó)圖象圖形學(xué)報(bào). 2009(05)
本文編號(hào):3131205
【文章來(lái)源】:測(cè)繪通報(bào). 2015,(12)北大核心CSCD
【文章頁(yè)數(shù)】:4 頁(yè)
【部分圖文】:
PALSAR數(shù)據(jù)生成的干涉圖
94.155-0.0011323-6.0454e-0058.8714e-0087.6932e-0088.0247e-00962.4010.0010803-4.1519e-006-1.1592e-007-5.7026e-0087.6147e-008TerraSAR-X交叉互相關(guān)SIFT_RANSAC70.335700.0000e+0000.0000e+0000.0000e+000-1.9805e-0074.3406e-00832.326660.0000e+0000.0000e+0000.0000e+000-2.0196e-007-1.0252e-00770.366-0.00033798-0.000701262.9442e-0075.5943e-0074.8062e-00732.0910.00048910.0010749-5.584e-007-3.6696e-007-7.7958e-007圖1PALSAR數(shù)據(jù)生成的干涉圖圖2TerraSAR數(shù)據(jù)生成的干涉圖分別利用本文提出的方法及交叉互相關(guān)法計(jì)算的偏移參數(shù)對(duì)副影像重采樣,并計(jì)算得到主副影像相干圖,相干圖中每個(gè)像元值為0~1,表征其相干系數(shù)。對(duì)得到的相干圖中相干系數(shù)進(jìn)行直方圖統(tǒng)計(jì),如圖3、圖4所示,圖中左邊柱狀為交叉互相關(guān)方法,右邊柱狀為本文提出的方法得到的結(jié)果。其中PALSAR數(shù)據(jù)為徐州地區(qū),影像覆蓋地區(qū)丘陵較多,中間一片是湖泊,兩幅影像時(shí)間基線(xiàn)相對(duì)較長(zhǎng)相干性較低。TerraSAR-X數(shù)據(jù)位榆林地區(qū),影像覆蓋地區(qū)沙土較多,建筑物較少,兩幅影像時(shí)間基線(xiàn)較短,相干性較好。從圖中可以看出這本文提出的方法應(yīng)用于這兩組不同波長(zhǎng)、不同分辨率得到的效果與GAMMA軟件中交叉互相方法得到的結(jié)果高度擬合,證明了本文提出的方法的可靠性。五、結(jié)束語(yǔ)SIFT算法在旋轉(zhuǎn)、縮放、遮擋等不利因素下仍然能夠穩(wěn)定地配準(zhǔn)兩幅影像,RANSAC算法能夠穩(wěn)健地判斷適應(yīng)于模型的數(shù)據(jù)點(diǎn)的內(nèi)點(diǎn)和外點(diǎn)。本文利用SIFT算法特征提取的穩(wěn)定性及RANSAC算法32測(cè)繪通報(bào)2015年第12期
苯擁玫窖竅裨?吶渥季?齲???避免了利用軌道信息配準(zhǔn)中軌道參數(shù)的誤差對(duì)配準(zhǔn)結(jié)果造成的影響。由于在尋找同名點(diǎn)中,需要計(jì)算主影像上一個(gè)特征點(diǎn)與副影像上所有特征點(diǎn)的距離,時(shí)間消耗較大,且RANSAC算法效率依賴(lài)于局外點(diǎn)比例,以及模型參數(shù)的維度,為了滿(mǎn)足置信度,需要增加迭代次數(shù),這也降低了計(jì)算效率?紤]到InSAR偏移量較小,且?guī)缀鯖](méi)有旋轉(zhuǎn),且仿射變換模型參數(shù)維度相對(duì)較小,而SIFT算法得到的局外點(diǎn)比例較低,因此該方法的效率相對(duì)較高,若要處理大的InSAR影像,大的多視比例或分塊處理是個(gè)可行的選擇。圖3PALSAR-1干涉圖相干性直方圖圖4TerraSAR-X干涉圖相干性直方圖參考文獻(xiàn):[1]王超,張紅,劉智.星載合成孔徑雷達(dá)干涉測(cè)量[M].北京:科學(xué)出版社,2002.[2]常青,張斌,邵金玲.基于SIFT和RANSAC的特征圖像匹配方法[J].華東理工大學(xué)學(xué)報(bào):自然科學(xué)版,2012(6):747-751.[3]喻小東,郭際明,黃長(zhǎng)軍,等.基于SIFT算法的In-SAR影像配準(zhǔn)方法試驗(yàn)研究[J].遙感信息,2013(2):66-69.[4]LOWED.ObjectRecognitionfromLocalScaleInvariantFeature[C]∥ProceedingsofInternationalConferenceonComputerVision.Kerkyra:[s.n.],1999:1150-1157.[5]LOWED.DistinctiveImageFeaturesfromScale-invari-antKeypoints[J].IJCV,2004,60(2):91-110.[6]尤紅建,付昆.合成孔徑雷達(dá)圖像精準(zhǔn)處理[M].北京:科學(xué)出版社,2011.[7]FISCHLERMA,BOLLESRC.RandomSampleCon-sensus:AParadigmforModelFittingwithApplicationstoImageAnalysisandAutomatedCartography[J].Com-municationsACM,1981,24(6):381-395.[8]胡偉,盧小平,李珵,等.基于改進(jìn)RANSAC算法的屋頂激光點(diǎn)
【參考文獻(xiàn)】:
期刊論文
[1]利用升降軌道SAR數(shù)據(jù)獲取DEM的試驗(yàn)研究[J]. 王琴,陳蜜,劉書(shū)軍,張鵬程. 測(cè)繪通報(bào). 2015(06)
[2]低空UAV激光點(diǎn)云和序列影像的自動(dòng)配準(zhǔn)方法[J]. 陳馳,楊必勝,彭向陽(yáng). 測(cè)繪學(xué)報(bào). 2015(05)
[3]基于MSER的SAR影像配準(zhǔn)算法[J]. 程丹,范洪冬,鄧喀中,姚國(guó)標(biāo). 測(cè)繪通報(bào). 2014(12)
[4]基于SIFT算法的InSAR影像配準(zhǔn)方法試驗(yàn)研究[J]. 喻小東,郭際明,黃長(zhǎng)軍,袁長(zhǎng)征. 遙感信息. 2013(02)
[5]基于SIFT和RANSAC的特征圖像匹配方法[J]. 常青,張斌,邵金玲. 華東理工大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版). 2012(06)
[6]基于改進(jìn)RANSAC算法的屋頂激光點(diǎn)云面片分割方法[J]. 胡偉,盧小平,李珵,賈智樂(lè). 測(cè)繪通報(bào). 2012(11)
[7]SURF算法和RANSAC算法相結(jié)合的遙感圖像匹配方法[J]. 陳藝蝦,孫權(quán)森,徐煥宇,耿蕾蕾. 計(jì)算機(jī)科學(xué)與探索. 2012(09)
[8]RANSAC算法的自適應(yīng)Tc,d預(yù)檢驗(yàn)[J]. 田文,王宏遠(yuǎn),徐帆,方磊. 中國(guó)圖象圖形學(xué)報(bào). 2009(05)
本文編號(hào):3131205
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