基于特征点的可见光遥感影像拼接技术研究

论文摘要

由于受到图像获取条件的限制,较大场景的整幅影像需要借助多幅图像的拼接来得到。图像拼接所涉及的众多技术环节中,图像间的几何配准将直接决定着图像拼接的精度和视觉效果。目前,作为一种主要的图像配准技术,基于特征点的图像配准算法不仅适用于重合度较低的图像之间的配准,还可用于运动场景图像以及含有部分遮盖物体图像之间的配准。本文主要以基于特征点的图像配准算法为主线,对目前较流行的基于SIFT特征点匹配的图像拼接技术进行了深入研究与实现,从而探索了有效的可见光遥感影像的拼接技术。论文主要研究工作包括如下内容:1、详细总结并分析了图像拼接技术的发展现状及所存在的问题,明确了论文研究的主要内容,总结了影像间的连接及变换模型。2、详细剖析了Harris特征点提取的基本原理以及相关的几种匹配方法,包括像素差的平方和、像素的互相关信息、归一化互相关信息等。分析比较了各种匹配方法的性能以及存在的不足之处。在对原有SIFT特征点匹配算法进行深入分析的基础上,部分改进了基于SIFT特征的图像配准算法。借助SIFT算子具有的特征旋转和尺度不变性,对Harris特征检测算子敏感于尺度变化的问题进行了有益尝试,使得有较大尺度变化的图像间配准成为可能。3、针对图像拼接中累计误差对最后拼接图像质量影响严重的问题,研究了基于特征点的整体优化调整方法。即首先进行同名点的优选排序,进而有选择性地确定进行连接模型系数答解的同名点,在保证答解精度的前提下,有效地减少了答解时间。4、研制开发的影像拼接原型软件,能够对特征点提取算子进行独立的测试,可以完成多幅有部分重叠景物的影像间的几何拼接。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.2 图像拼接技术的研究现状
• 1.3 图像拼接技术概述
• 1.3.1 涉及的主要内容
• 1.3.2 基于特征点的图像拼接技术框架
• 1.4 论文的主要内容
• 第二章 影像间的连接及变换模型
• 2.1 引言
• 2.2 成像原理及相机坐标系
• 2.3 图像变换模型
• 2.3.1 刚性变换
• 2.3.2 相似性变换
• 2.3.3 仿射变换
• 2.3.4 投影变换
• 2.3.5 投影变换矩阵的求解
• 2.4 本章小结
• 第三章 特征点检测与影像配准
• 3.1 引言
• 3.2 基于特征点的图像配准
• 3.2.1 特征点检测
• 3.2.2 特征点匹配算法
• 3.3 特征点提取算子性能评估参数
• 3.4 基于SIFT 特征的影像配准
• 3.4.1 SIFT 算法原理
• 3.4.2 改进SIFT 算法实现步骤
• 3.4.3 实验结果与分析
• 3.5 本章小结
• 第四章 基于特征点的影像全局优化拼接
• 4.1 引言
• 4.2 图像的全局配准
• 4.2.1 累计误差对拼接图像质量的影响
• 4.2.2 基于特征点的整体优化调整方法
• 4.2.3 基于二次多项式线性方程的图像拼接
• 4.3 图像拼接后的融合处理
• 4.3.1 直接平均融合法
• 4.3.2 加权平均法
• 4.3.3 H IS 变换
• 4.3.4 多分辨融合算法
• 4.4 实验结果与分析
• 4.5 本章小结
• 第五章 图像拼接原型设计与实验
• 5.1 图像拼接的技术流程
• 5.2 图像拼接实验
• 5.2.1 图像拼接原型实验系统
• 5.2.2 影像拼接实验
• 5.3 结论与分析
• 第六章 总结与展望
• 6.1 总结
• 6.2 展望
• 参考文献
• 作者简历 攻读硕士学位期间完成的主要工作
• 致谢