红外图像拼接技术研究

论文摘要

红外热成像技术作为一种光电成像手段,在军事和民用领域占据着重要地位。红外图像拼接是预警周视扫描中的一项研究内容,同时也是针对目前国内热像仪成像分辨率较低的一种解决办法。本文是以红外图像的特征分析为基础,针对红外图像拼接中的关键技术-图像配准进行讨论,以高效地拼接红外图像为主要目的,研究适用于红外图像的拼接算法。在基于灰度的配准算法中,研究了SSDA算法的改进方法,结合了自适应阈值和小波金字塔的SSDA算法,增加搜索策略的优化来提高算法的速度,达到了实时性要求。在基于频域的配准算法中,对相位相关算法扩展,加入对数极坐标,配准处理红外图像变换从平移变换扩展到仿射变换。在基于特征点的配准算法中,对常见的角点检测算法做了归纳,分析了各个算法的原理、优点、限制和应用范围,提出了改进的Harris算法。通过仿真实验,从时间、角点检测率和重复率等方面对各种角点算法进行比较,发现在各项指标中改进的Harris算法提取的角点最稳健,不足是角点算法都受到尺度缩放的影响。在上述研究的基础上,结合红外图像的特征,对一种基于SIFT红外图像拼接算法进行仿真实验。SIFT算法提取具有不变性的特征描述子,进行两级匹配利用kd-树的BBF搜索算法对高维描述子粗匹配和带滤波器的RANSAC算法精匹配,改进的渐进渐出加权法对图像进行无缝合成。该方法能够对具有射影变换的红外图像进行精确的拼接,并且提高了原算法的准确率。仿真实验证明该方法可用于红外图像拼接。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 引言
• 1.1 红外图像拼接技术的背景
• 1.1.1 热成像技术的发展概况
• 1.1.2 红外图像拼接技术的研究意义
• 1.2 本文的主要研究工作
• 1.2.1 研究要点
• 1.2.2 组织结构
• 2 图像拼接技术概述
• 2.1 图像拼接技术的基础理论
• 2.1.1 空间几何变换
• 2.1.2 对极几何和基本矩阵
• 2.2 红外图像拼接的流程和要点
• 2.2.1 图像拼接的流程
• 2.2.2 红外图像拼接的要点
• 2.3 本章小结
• 3 基于区域的红外图像配准算法
• 3.1 基于灰度的红外图像配准算法
• 3.1.1 SSDA算法
• 3.1.2 改进的SSDA算法
• 3.1.3 实验结果
• 3.2 基于频域的红外图像配准算法
• 3.2.1 相位相关算法
• 3.2.2 基于Fourier-Mellin变换的相位相关算法
• 3.3 本章小结
• 4 基于特征点的红外图像配准算法
• 4.1 特征点提取
• 4.1.1 角点提取
• 4.1.2 角点检测算法比较
• 4.1.3 SIFT特征提取
• 4.2 特征匹配算法
• 4.2.1 特征粗匹配
• 4.2.2 对应矩阵的估计
• 4.2.3 随机采样精匹配
• 4.2.4 图像几何变换
• 4.3 实验结果
• 4.4 本章小结
• 5 红外图像合成算法
• 5.1 渐入渐出加权法
• 5.2 改进的渐进渐出加权法
• 5.3 实验结果
• 5.4 本章小结
• 结论
• 致谢
• 参考文献