本文關鍵詞：SAR影像自動配準與鑲嵌方法研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：隨著SAR遙感技術的不斷發(fā)展與進步,SAR影像多樣快捷的獲取手段與低廉的獲取成本,使得影像數據量急劇增加,傳統(tǒng)依靠人工交互處理的SAR正射影像產品制作,工作量太大,效率不高,極大地限制了SAR影像的應用,急需實現SAR正射影像生產自動化,流程中涉及到的許多關鍵技術亟待解決。其中,核心問題有三個,一是SAR影像配準問題。SAR系統(tǒng)獨特的特性使得其獲取的影像一方面存在大量的斑點噪聲,另一方面具有很大的局部變形,使用傳統(tǒng)配準方法不容易獲取到足夠數量的空間分布較均勻,匹配精度較高的同名點,這在很大程度上會影響后續(xù)的影像糾正和鑲嵌精度。如何取得滿足條件的影像同名點,實現SAR影像自動配準,是本文研究的主要問題之一。二是多波段多極化航空或航天SAR影像存在各種亮度不均衡問題,而且多幅全極化偽彩色SAR影像之間還存在顏色不一致問題,直接進行正射糾正、影像鑲嵌等處理只能得到制圖質量較低、視覺效果較差的正射影像產品。如何實現SAR影像亮度與色差補償的全自動處理,是本文研究的關鍵問題之一。三是目前基于接縫線網絡的SAR影像鑲嵌方法雖然較按影像次序的串行鑲嵌方法更加高效,但是對于重疊度太大或太小的影像,現有算法很難保證取得滿意的效果。如何實現任意重疊度影像的自動鑲嵌處理是本文研究的第三個關鍵問題。本文以SAR正射影像制作中的自動配準、影像色彩一致性處理、多幅SAR影像大范圍鑲嵌的關鍵問題為研究目標,改進了SAR影像配準中的SAR-SIFT算法,提高了特征點空間分布均勻性和覆蓋率；提出了顧及局部的測區(qū)全局色差補償法,解決了多幅SAR影像色彩一致性問題；提出了基于普通Voronoi圖和顧及重疊的面Voronoi圖以及帶有空間索引的掃描線快速填充的方法,實現了大范圍SAR影像鑲嵌。開發(fā)出了一套SAR正射影像制作軟件,實現了SAR正射影像的自動快速配準與鑲嵌處理。主要研究內容為：1)SAR影像自動配準方法；2)單幅SAR影像內部亮度補償方法；3)多幅全極化SAR影像間色差補償方法；4)SAR影像接縫線網絡構建與鑲嵌方法。論文的主要貢獻與創(chuàng)新在于：1)在SAR影像配準方面,針對SAR影像的特點,設計了一種對噪聲、尺度、旋轉、仿射具有較強適應性的SAR影像自動配準算法,稱為均勻分布類SIFT SAR影像配準方法(uniform SIFT-Like algorithm for SAR image registration, USAR-SIFT)。該算法一方面采用影像局部窗口比值梯度替代差分梯度的方法,克服了SAR影像固有的強乘性噪聲干擾,使用尺度空間特征描述的方法削弱斜距成像引起的局部影像變形的影響,另一方面通過特征點尺度空間比例均勻布設策略和Voronoi圖局部子窗口特征點優(yōu)選方法,解決了特征點的分布密度和覆蓋率的問題。2)在單景SAR影像內部亮度補償方面,本文從影像全局著眼,改進了基于Mask原理的SAR影像亮度補償方法,從SAR影像的成像模型出發(fā),提出了一種新的SAR影像亮度補償方法,稱為距離向微分補償法,解決了SAR影像成像過程中出現的單景影像內部亮度不平衡的問題；3)在全極化SAR偽彩色影像色差補償方面,本文提出了一種顧及局部的全局色差自動補償算法,該算法從測區(qū)全局的角度出發(fā),結合測區(qū)所有影像的色調、亮度、對比度等統(tǒng)計信息,構建綜合利用Wallis線性變換法和直方圖映射法的全測區(qū)自適應宏觀色差補償模型。該模型不需要人為指定參考影像,利用影像之間的拓撲關系,使用基于影像融合思想的多元線性回歸模型進行影像色調與反差的過渡與調整,從而實現影像的色差平衡的自動化處理,在很大程度上提高了色差補償的靈活性與通用性。4)在SAR影像鑲嵌方面,本文改進了道格拉斯庫克法正射影像輪廓線簡化方法,結合基于普通Voronoi圖和顧及重疊的面Voronoi圖拼接線網絡構建算法的優(yōu)勢,提出了一種自適應影像鑲嵌算法。新算法克服了兩經典算法各自的不足,巧妙地將其無縫的集成在一起,用于快速生成接縫線網絡,使用帶有空間索引的掃描線填充算法實現影像快速裝填與鑲嵌操作,有效地解決了鑲嵌結果影像中出現“洞”和“裂縫”的問題。
【關鍵詞】：SAR影像 影像配準 影像亮度補償 影像色差補償 影像鑲嵌
【學位授予單位】：武漢大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：P237
【目錄】：

• 本論文創(chuàng)新點5-7
• 摘要7-9
• ABSTRACT9-14
• 圖索引14-17
• 1 緒論17-30
• 1.1 研究背景和意義17-18
• 1.2 國內外相關研究現狀18-27
• 1.2.1 影像配準方法研究現狀18-22
• 1.2.2 影像色彩一致性方法研究現狀22-24
• 1.2.3 影像鑲嵌技術研究現狀24-25
• 1.2.4 現有問題及發(fā)展趨勢25-27
• 1.3 本文研究內容27
• 1.4 論文組織結構安排27-30
• 2 SAR影像配準處理30-57
• 2.1 引言30-33
• 2.2 USAR-SIFT算法原理33-50
• 2.2.1 局部特征提取與優(yōu)化33-43
• 2.2.2 局部特征描述與匹配43-48
• 2.2.3 錯誤匹配點剔除48-49
• 2.2.4 影像重采樣49-50
• 2.3 實驗與分析50-56
• 2.3.1 實驗算法參數50-51
• 2.3.2 算法評判準則51-52
• 2.3.3 實驗對比與分析52-56
• 2.4 本章小結56-57
• 3 SAR影像亮度與色差補償57-86
• 3.1 引言57-61
• 3.2 單幅影像內部亮度補償61-68
• 3.2.1 頻率域低通濾波法61-64
• 3.2.2 成像模型法64-68
• 3.3 多幅影像間色差補償68-74
• 3.3.1 Wallis變換模型68-69
• 3.3.2 直方圖映射模型69-74
• 3.3.3 測區(qū)全局色差補償模型74
• 3.4 實驗與分析74-84
• 3.5 本章小結84-86
• 4 SAR影像接縫線網絡構建與鑲嵌86-105
• 4.1 引言86-87
• 4.2 常規(guī)Voronoi圖的接縫線網絡生成87-90
• 4.2.1 生成點集凸包87-88
• 4.2.2 構建Delaunay三角網88-90
• 4.2.3 生成Voronoi圖90
• 4.2.4 Voronoi圖頂點優(yōu)化90
• 4.3 顧及重疊的面Voronoi圖的接縫線網絡生成90-96
• 4.3.1 重疊區(qū)域計算91-93
• 4.3.2 中軸線提取93-95
• 4.3.3 生成有效鑲嵌多邊形95-96
• 4.4 接縫線網絡自適應生成96-101
• 4.4.1 自動提取影像有效區(qū)域96-99
• 4.4.2 自適應構建接縫線網絡99-100
• 4.4.3 基于掃描線填充的影像快速鑲嵌100-101
• 4.5 實驗與分析101-104
• 4.6 本章小結104-105
• 5 軟件研制與算法應用105-119
• 5.1 軟件研制105-108
• 5.1.1 影像配準模塊105-106
• 5.1.2 影像亮度與色差補償模塊106-107
• 5.1.3 影像鑲嵌模塊107-108
• 5.2 算法應用108-119
• 6 總結與展望119-121
• 中外文參考文獻121-131
• 攻博期間發(fā)表的科研成果目錄131-132
• 后記132-133

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