專利名稱：一種遙感圖像無縫鑲嵌拼接線的生成方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于圖像數(shù)據(jù)處理領(lǐng)域，具體涉及一種遙感圖像無縫鑲嵌時拼接線的全自動生成方法。
背景技術(shù)：
遙感圖像鑲嵌是將兩幅或多幅遙感圖像(它們有可能是在不同的成像條件下 獲取的)拼在一起，構(gòu)成一幅整體圖像的技術(shù)過程。在遙感影像處理中，為了獲得更大 范圍的地面影像，通常需要將多幅(景)遙感圖像拼成一幅影像圖，在這個過程中，圖像 鑲嵌是非常重要的一步。目前較新且效果較好的遙感圖像無縫鑲嵌方法主要是以羽化 (Feathering)為代表的無縫鑲嵌，(參見文獻(xiàn)朱述龍，錢曾波.遙感影像鑲嵌時拼接縫的 消除方法[J].遙感學(xué)報，2002，6 (3) :183-187)。以羽化為代表的無縫鑲嵌算法中最重要 的一步是拼接線的選擇，拼接線的選擇直接影響著鑲嵌結(jié)果的好壞。目前國內(nèi)外常用軟件 (如ERDAS，ImageInfo等)根據(jù)重疊區(qū)的幾何形狀(四邊形)來自動生成拼接線，針對某 些不規(guī)則重疊區(qū)域則需手動生成拼接線。同時，拼接線是為了充分利用重疊區(qū)來進(jìn)行兩幅 圖像的平滑過渡，因此最優(yōu)的拼接線應(yīng)將重疊區(qū)分成最均勻的兩塊，而目前所有的拼接線 自動生成算法均不能滿足這一要求。另外，由于不同時相的遙感圖像亮度會有較大差異，直 方圖匹配(參考文獻(xiàn)Rafael C. Gonzalez. Richard Ε. Wood. Digital Image Processing SecondEdition[M]. Boston :Addison-ffesley Longman Publishing Co. 1992)技術(shù)經(jīng)常用 來調(diào)整兩幅圖像的亮度差異。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提出一種遙感圖像自動無縫鑲嵌拼接線的全自動生成方法，解決現(xiàn)有方法 因無法自動生成最優(yōu)拼接線造成鑲嵌效果不佳，或無法全自動鑲嵌的問題。本發(fā)明的一種遙感圖像無縫鑲嵌拼接線生成方法，對于多幅圖像的鑲嵌可以分解 為兩兩鑲嵌。本發(fā)明提出一種自動雙輪廓收縮算法用于生成最優(yōu)接邊線。該算法無需人工 干預(yù)，可以快速有效的生成最優(yōu)的拼接線。一種遙感圖像無縫鑲嵌拼接線的生成方法，用于具有重疊區(qū)的兩幅相鄰的輸入圖 像I1,12的鑲嵌，具體步驟為(1)初始化雙輪廓定義四種圖像像素點(diǎn)的狀態(tài)分布為STA_A，STA_B，STA_ UNKNOff, STA_NULL，對于只屬于輸入圖像I1有效區(qū)域的像素，設(shè)置其狀態(tài)為STA_A，對于只 屬于輸入圖像I2有效區(qū)域的像素，設(shè)置其狀態(tài)為STA_B，對于無效區(qū)域的像素，設(shè)置其狀態(tài) 為STA_NULL ；對于同時屬于I1和I2的有效區(qū)域內(nèi)的像素設(shè)置狀態(tài)為STA_UNKN0W，上述兩 幅圖像I1, I2中具有不同狀態(tài)的各像素分別構(gòu)成四個不同的狀態(tài)區(qū)域，并得到由該四個狀 態(tài)區(qū)域組成的一幅狀態(tài)圖，狀態(tài)為STA_A的像素構(gòu)成的狀態(tài)區(qū)域與狀態(tài)為STA_UNKN0W的像 素構(gòu)成的狀態(tài)區(qū)域UNKNOW的交界，以及狀態(tài)為STA_B的像素構(gòu)成的狀態(tài)區(qū)域與所述狀態(tài)區(qū) 域UNKNOW構(gòu)成的狀態(tài)區(qū)域的交界，稱為所述狀態(tài)圖的兩個初始輪廓，即完成所述狀態(tài)圖雙輪廓的初始化；(2)自動收縮將上述兩個初始輪廓按照以下方式進(jìn)行收縮，即分別統(tǒng)計每個狀 態(tài)為STA_UNKN0W的像素的鄰域像素中狀態(tài)為STA_A和STA_B的像素個數(shù)numA和numB，并 進(jìn)行如下運(yùn)算
<formula>formula see original document page 4</formula>其他其中，Su表示狀態(tài)為STA_UNKN0W的像素運(yùn)算一次以后的狀態(tài)，重復(fù)上述運(yùn)算過程， 直到所述狀態(tài)圖中無狀態(tài)為STA_UNKN0W的像素，此時，兩個初始輪廓線合并為一條輪廓 線.
一入 ，(3)拼接線提取對于每一個狀態(tài)為STA_B的像素點(diǎn)，統(tǒng)計其鄰域像素中狀態(tài)為 STA_A的個數(shù)numA'，并進(jìn)行如下處理
_ Jstamid 如果 m/— ’ > 2 ^~[STA_B其他其中Sb表示狀態(tài)為STA_B的像素運(yùn)算一次以后的狀態(tài)，STA_MID為設(shè)定的第五種 圖像像素點(diǎn)狀態(tài)，得出的所有狀態(tài)為STA_MID的像素點(diǎn)即形成為所述無縫鑲嵌的拼接線。本發(fā)明有效的解決了當(dāng)兩幅圖像有效區(qū)域不為四邊形時，無法自動依靠幾何關(guān)系 自動生成拼接線的問題；通過雙輪廓收縮算法全自動生成最優(yōu)拼接線用于圖像鑲嵌，使鑲 嵌結(jié)果有著非常良好的視覺效果，大大提高了鑲嵌算法的靈活性和精確性。


圖1是本發(fā)明的流程圖；圖2(a)是用于鑲嵌的第1幅輸入圖；圖2(b)是用于鑲嵌的第2幅輸入圖；圖2 (C)是初始化后的雙輪廓圖；圖2(d)是自動收縮50次后的雙輪廓圖；圖2 (e)是合并后的雙輪廓圖；圖2(f)是鑲嵌輸出具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對本發(fā)明做詳細(xì)說明。(1)初始化雙輪廓。定義四種圖像像素值的狀態(tài)，即STA_A，STA_B，STA_UNKN0ff, STA_NULL。用于鑲嵌的兩幅輸入圖像I1, I2為相鄰的具有重疊區(qū)的兩幅圖像。對于只屬于 輸入圖像I1有效區(qū)域的像素，設(shè)置它的狀態(tài)為STA_A，對應(yīng)的只屬于I2有效區(qū)域的像素設(shè)置 狀態(tài)為STA_B，對于無效區(qū)域的像素，設(shè)置狀態(tài)為STA_NULL ；對于重疊的有效區(qū)域的像素設(shè)置狀態(tài)為STA_UNKNOW，上述兩幅圖像I1, I2中具有不同狀態(tài)的各像素分別構(gòu)成四個不同的 狀態(tài)區(qū)域，并得到由該四個狀態(tài)區(qū)域組成的一幅狀態(tài)圖，狀態(tài)為STA_A的像素構(gòu)成的狀態(tài) 區(qū)域A和狀態(tài)為STA_UNKNOW的像素構(gòu)成的狀態(tài)區(qū)域UNKNOW的交界，以及狀態(tài)為STA_B的 像素構(gòu)成的狀態(tài)區(qū)域B和上述狀態(tài)區(qū)域UNKNOW構(gòu)成的狀態(tài)區(qū)域的交界即為所述狀態(tài)圖的 兩個初始輪廓，從而完成所述狀態(tài)圖雙輪廓的初始化。如圖2(c)，圖中未畫出I2中無重疊 區(qū)域的部分。圖中淺灰色區(qū)域表示STA_A，深灰色區(qū)域表示STA_B，黑色區(qū)域表示STA_NULL， 白色區(qū)域表示STA_UNKN0W，曲線abed和afed分別代表初始的雙輪廓線。(2)自動收縮。將上述兩個初始輪廓按照以下方式進(jìn)行收縮，即分別統(tǒng)計每個狀態(tài)為STA_UNKN0W的像素的鄰域(若該像素為輸入圖像邊界上的像素或角上的像素，相應(yīng)的取 5鄰域和3鄰域，否則取8鄰域)像素的狀態(tài)中STA_A和STA_B的個數(shù)numA和numB。Su表 示STA_UNKN0W的像素運(yùn)算一次以后的狀態(tài)，則
STA A如 WtnumA > numB
Su = J STA—UNKNOW 如果= numB = O STAB其他重復(fù)上述過程，直到狀態(tài)圖中無STA_UNKN0W的點(diǎn)，此時，兩條輪廓線合并為一條 輪廓線。圖2(d)是收縮50次后的狀態(tài)圖。其中曲線abcdefg和abihcdefg分別為此時的 雙輪廓線。(3)拼接線提取。對于每一個狀態(tài)為STA_B的像素點(diǎn)，統(tǒng)計其鄰域(若該像素為輸 入圖像邊界上的像素或角上的像素，相應(yīng)的取5鄰域和3鄰域，否則取8鄰域)像素中狀態(tài) 為STA_A的個數(shù)numA'。貝Ij
_ Jstamid 如果 m/— ’ > 2 ^~[STA_B其他其中Sb表示狀態(tài)為STA_B的像素點(diǎn)運(yùn)算一次以后的狀態(tài)。根據(jù)此公式得到的所 有狀態(tài)為STA_MID的像素點(diǎn)即為最優(yōu)拼接線。圖2(e)為最終狀態(tài)圖，提取出abcdefg曲線 即為鑲嵌最優(yōu)拼接線。提取出鑲嵌拼接線后，即可以用于圖像的鑲嵌處理。本領(lǐng)域技術(shù)人員知道，在圖像的鑲嵌處理中，羽化鑲嵌為目前常用的鑲嵌方法。由 于輸入圖像存在色差，在提取出最優(yōu)拼接線后，進(jìn)行鑲嵌之前一般需要進(jìn)行勻色處理，如對 輸入的兩幅圖像進(jìn)行直方圖匹配等。其中，羽化鑲嵌結(jié)果可以表示為I = w · I1+(l-w) · I2其中w為用于鑲嵌的第1幅圖像I1的權(quán)重函數(shù)，對應(yīng)的(Ii)為第2幅圖像的權(quán)重函數(shù)。w可由下面的式子計算得出
d(X^y) + L (x，>0和的中心點(diǎn)在拼接線的同一邊
w(x, y) = \
~d^y)+L 苴他
L 2L ^
其中d(x，y)為點(diǎn)(x,y)到圖2(e)中拼接線abcdefg的距離，L為羽化半徑，本實(shí)施例取L = 20，最后鑲嵌出來的結(jié)果如圖2(f)所示。
權(quán)利要求
一種遙感圖像無縫鑲嵌拼接線的生成方法，用于具有重疊區(qū)的兩幅相鄰的輸入圖像I1，I2的鑲嵌，具體步驟為。(1)初始化雙輪廓定義四種圖像像素點(diǎn)的狀態(tài)分布為STA_A，STA_B，STA_UNKNOW，STA_NULL，對于只屬于輸入圖像I1有效區(qū)域的像素，設(shè)置其狀態(tài)為STA_A，對于只屬于輸入圖像I2有效區(qū)域的像素，設(shè)置其狀態(tài)為STA_B，對于無效區(qū)域的像素，設(shè)置其狀態(tài)為STA_NULL；對于同時屬于I1和I2的有效區(qū)域內(nèi)的像素設(shè)置狀態(tài)為STA_UNKNOW，上述兩幅圖像I1，I2中具有不同狀態(tài)的各像素分別構(gòu)成四個不同的狀態(tài)區(qū)域，并得到由該四個狀態(tài)區(qū)域組成的一幅狀態(tài)圖，狀態(tài)為STA_A的像素構(gòu)成的狀態(tài)區(qū)域與狀態(tài)為STA_UNKNOW的像素構(gòu)成的狀態(tài)區(qū)域UNKNOW的交界，以及狀態(tài)為STA_B的像素構(gòu)成的狀態(tài)區(qū)域與所述狀態(tài)區(qū)域UNKNOW構(gòu)成的狀態(tài)區(qū)域的交界，稱為所述狀態(tài)圖的兩個初始輪廓，即完成所述狀態(tài)圖雙輪廓的初始化。(2)自動收縮將上述兩個初始輪廓按照以下方式進(jìn)行收縮，即分別統(tǒng)計每個狀態(tài)為STA_UNKNOW的像素的鄰域像素中狀態(tài)為STA_A和STA_B的像素個數(shù)numA和numB，并進(jìn)行如下運(yùn)算其中，Su表示狀態(tài)為STA_UNKNOW的像素運(yùn)算一次以后的狀態(tài)，重復(fù)上述運(yùn)算過程，直到所述狀態(tài)圖中無狀態(tài)為STA_UNKNOW的像素，此時，兩個初始輪廓線合并為一條輪廓線。(3)拼接線提取對于每一個狀態(tài)為STA_B的像素點(diǎn)，統(tǒng)計其鄰域像素中狀態(tài)為STA_A的個數(shù)numA′，并進(jìn)行如下處理其中SB表示狀態(tài)為STA_B的像素運(yùn)算一次以后的狀態(tài)，STA_MID為設(shè)定的第五種圖像像素點(diǎn)狀態(tài)，得出的所有狀態(tài)為STA_MID的像素點(diǎn)即形成為所述無縫鑲嵌的拼接線。FDA0000020198380000011.tif,FDA0000020198380000021.tif
全文摘要
一種圖像鑲嵌中自動拼接線的生成方法，屬于圖像數(shù)據(jù)處理方法，解決了現(xiàn)有圖像鑲嵌方法無法自動生成任意圖像形狀重疊區(qū)的拼接線，拼接線不是最優(yōu)拼接線的問題。本發(fā)明包括(1)初始化雙輪廓；(2)自動收縮；(3)拼接線提取。本發(fā)明有效的解決了當(dāng)兩幅圖像有效區(qū)域不為四邊形時，無法自動依靠幾何關(guān)系自動生成拼接線的問題；通過雙輪廓收縮算法全自動生成最優(yōu)拼接線，將其用于圖像鑲嵌，使鑲嵌結(jié)果有著非常良好的視覺效果，大大提高了鑲嵌算法的靈活性和精確性。
文檔編號G06T5/50GK101807295SQ20101013234
公開日2010年8月18日 申請日期2010年3月26日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月26日
發(fā)明者周華兵, 張大志, 田金文, 譚毅華, 陳晨 申請人:華中科技大學(xué)