基于比值相關(guān)函數(shù)的sar圖像配準(zhǔn)方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于比值相關(guān)函數(shù)的SAR圖像配準(zhǔn)方法，主要克服現(xiàn)有相關(guān)配準(zhǔn)方法難以適應(yīng)SAR圖像斑點(diǎn)乘性噪聲模型。對于給定參考圖和待配準(zhǔn)圖，其實(shí)現(xiàn)過程是：1)取待配準(zhǔn)圖的倒數(shù)圖像；2)分別對參考圖和倒數(shù)圖像做快速傅立葉變換并在頻域共軛相乘；3)相乘結(jié)果反變換得到比值相關(guān)函數(shù)；4)取比值相關(guān)函數(shù)最小值位置像素級偏移；5)裁剪不重疊的區(qū)域，并重復(fù)實(shí)施一次1)-5)過程；6)對裁剪圖像執(zhí)行頻域補(bǔ)零操作，計(jì)算一定范圍的傅立葉反變換，最小點(diǎn)位置為亞像素偏移；7)將所有像素級和亞像素級偏移估計(jì)相加，得到總體偏移估計(jì)。本發(fā)明相對于其它的一些像素級和亞像素級偏移估計(jì)方法對SAR圖像偏移估計(jì)結(jié)果更加穩(wěn)定。
【專利說明】基于比值相關(guān)函數(shù)的SAR圖像配準(zhǔn)方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于圖像處理【技術(shù)領(lǐng)域】，涉及一種圖像配準(zhǔn)方法，具體是一種基于比值相 關(guān)函數(shù)的SAR圖像配準(zhǔn)方法，可用于對SAR圖像對的偏移估計(jì)。

【背景技術(shù)】
[0002] 合成孔徑雷達(dá)SAR所成的圖像具有全天候、全天時、高分辨率和強(qiáng)大的穿透能力 等特點(diǎn)，因此，這種圖像被廣泛的應(yīng)用到目標(biāo)識別，變換檢測和水面監(jiān)視。然而，這些應(yīng)用 中，SAR圖像常常成對或成序列出現(xiàn)，而由于雷達(dá)的擾動，這些原始的圖像對數(shù)據(jù)很難保證 同一實(shí)際位置上的點(diǎn)精確對應(yīng)圖像上同一平面坐標(biāo)上的像素位置。
[0003] SAR圖像配準(zhǔn)中，由于乘性噪聲的腐蝕，這種噪聲來自后向散射雷達(dá)反射的連續(xù)干 擾，這種斑點(diǎn)噪聲毀壞了 SAR圖像輻射測量的分辨率，圖像對的配準(zhǔn)過程有著很大影響。目 前，多種配準(zhǔn)方法已經(jīng)被提出。像素級的基于相關(guān)方法進(jìn)行配準(zhǔn)的典型算法有相位相關(guān)法， 擴(kuò)展相位相關(guān)法，最大互信息熵方法等。基于特征的配準(zhǔn)方法典型運(yùn)算有控制點(diǎn)方法，SIFT 特征法等。但這些方法都僅在像素級上進(jìn)行配準(zhǔn)。為了降低配準(zhǔn)偏差，必須要進(jìn)行亞像素 級的偏移估計(jì)，其精度要達(dá)到1/10個像素。亞像素級的像素的方法也被提出，經(jīng)常使用的 亞像素級的偏移估計(jì)都使用了由粗到精的偏移估計(jì)策略，如fast-NCCA，這種方法在執(zhí)行其 他像素級配準(zhǔn)方法后使像素的偏移控制在0-1個像素范圍內(nèi)，再利用低階多項(xiàng)式進(jìn)行在像 素間進(jìn)行線性插值，利用優(yōu)化算法找到最大相關(guān)的亞像素位置。相關(guān)函數(shù)插值的方法，這種 方法利用相關(guān)函數(shù)在頻域進(jìn)行處理，利用了傅立葉變換的性質(zhì)--頻域補(bǔ)零相當(dāng)于空域插 值操作，這種插值方法在滿足奈奎斯特采樣定理的情況下是完美的插值方法，并且提出了 亞像素級的小范圍操作來提高運(yùn)行速度。然而，這些像素級配準(zhǔn)和亞像素級的配準(zhǔn)方法都 沒有考慮到SAR圖像相干斑乘性噪聲對偏移估計(jì)的影響，這樣的配準(zhǔn)精度會被不同強(qiáng)度的 噪聲干擾而降低偏移估計(jì)誤差。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的在于克服上述已有技術(shù)的不足，針對SAR圖像斑點(diǎn)噪聲的乘性模 型，提出了一種基于比值相關(guān)函數(shù)的SAR圖像配準(zhǔn)方法，進(jìn)行SAR圖像對的偏移估計(jì)，以降 低噪聲對配準(zhǔn)結(jié)果的影響，提高配準(zhǔn)精度。
[0005] 本發(fā)明的技術(shù)方案是：基于比值相關(guān)函數(shù)的SAR圖像配準(zhǔn)方法，包括如下步驟：
[0006] (1)對于給定參考圖像im和待配準(zhǔn)圖像is，計(jì)算待配準(zhǔn)圖像i s的倒數(shù)圖像，記為 C，上標(biāo)r表示倒數(shù)；
[0007] (2)分別對參考圖im和待配準(zhǔn)圖的倒數(shù)圖像C做快速傅立葉變換并進(jìn)行頻域共軛 相乘，如下式所示：
[0008]

【權(quán)利要求】
1. 基于比值相關(guān)函數(shù)的SAR圖像配準(zhǔn)方法，其特征在于：包括如下步驟： (1) 對于給定參考圖像im和待配準(zhǔn)圖像is，計(jì)算待配準(zhǔn)圖像is的倒數(shù)圖像，記為C，上 標(biāo)r表示倒數(shù)； (2) 分別對參考圖im和待配準(zhǔn)圖的倒數(shù)圖像Il做快速傅立葉變換并進(jìn)行頻域共軛相 乘，如下式所示：
其中，Im為圖像im的快速傅立葉變換結(jié)果，Is為圖像？的快速傅立葉變換結(jié)果，F(xiàn)FT( ?) 為快速傅立葉變換操作，盡U為Ini和Is的共軛乘積，上標(biāo)R表示新提出的比值度量方法，* 表示共軛； ⑶對礞.,;執(zhí)行快速傅立葉反變換,得到比值相關(guān)函數(shù)的結(jié)果<4 : (4) 搜索中的最小值坐標(biāo)位置坐標(biāo)（u'，V'），該坐標(biāo)即為比值法估計(jì)SAR圖像像素 級偏移（Ax，Ay)，如下式所示： (Ax^y) =Mgmn^Ju'y)|? (5) 裁剪不重疊的區(qū)域得到裁剪后的參考圖像C和待配準(zhǔn)圖像，并重復(fù)實(shí)施一次 (1) - (5)過程得到S和？，其中，上標(biāo)數(shù)字表示裁剪次數(shù)； (6) 對于步驟（5)兩次裁剪后得到的圖像對€和f執(zhí)行（1)-⑵步驟，計(jì)算得到的 吃&進(jìn)行頻域補(bǔ)零，計(jì)算補(bǔ)零后矩陣（_2, 2)像素范圍的傅立葉反變換，得到插值相關(guān)函數(shù) 尤(《,小并按下式查找最小值
其中，上標(biāo)P表示上采樣率，P= 32，
則為亞像素偏移估計(jì)結(jié)果； (7) 將所有像素級和亞像素級偏移估計(jì)相加，得到原參考圖和待配準(zhǔn)圖的偏移估計(jì)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于比值相關(guān)函數(shù)的SAR圖像配準(zhǔn)方法，其特征在于：步驟 (1)中計(jì)算待配準(zhǔn)圖像的倒數(shù)圖像4%對于每個像素位置（x，y)，所使用的計(jì)算公式如下：
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于比值相關(guān)函數(shù)的SAR圖像配準(zhǔn)方法，其特征在于：步驟 (3)中對^_4所執(zhí)行的快速傅立葉反變換的結(jié)果C1 ?也即為參考圖im和待配準(zhǔn)圖is的比 值相關(guān)函數(shù)，計(jì)算公式如下所示：
其中（u，V)為的坐標(biāo)，IFFT( ?)為快速傅立葉反變換操作。
【文檔編號】G06T7/00GK104268875SQ201410502825
【公開日】2015年1月7日 申請日期:2014年9月26日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月26日
【發(fā)明者】鐘樺, 焦李成, 張迪, 熊濤, 王爽, 侯彪, 劉紅英, 馬文萍, 尚榮華 申請人:西安電子科技大學(xué)