[发明专利]基于光流模型的视频卫星影像密集匹配方法及系统

说明书

技术领域

本发明涉及影像密集匹配技术，特别是一种基于光流模型的视频卫星影像密集匹配方法及系统。

背景技术

经过30多年发展，我国航天技术取得了巨大进步，已形成资源、气象、海洋、环境、国防系列等构成的对地观测遥感卫星体系。特别是在“高分辨率对地观测系统”国家科技重大专项建设的推动下，通过在平台传感器研制、多星组网、地面数据处理等方面的创新,我国遥感卫星的空间分辨率、时间分辨率、数据质量大幅提升,为我国现代农业、防灾减灾、资源环境、公共安全等重要领域提供了信息服务和决策支持。随着遥感应用的深入，应用需求已从定期的静态普查向实时动态监测方向发展，利用卫星对全球热点区域和目标进行持续监测,获取动态信息已经成为迫切需求。由于视频卫星可获得一定时间范围内目标的时序影像，具备了对运动目标的持续监视能力，视频卫星成像技术已成为遥感卫星发展的一大热点。

影像密集匹配在机器人视觉、视频监控、导弹制导、无人机侦察等许多领域中都得到了广泛应用，是模式识别与计算机视觉中的研究热点。使用视频卫星影像进行密集匹配技术是一个对精度和实时性都要求较高的高科学技术，尽管人们对它的研究已经取得了不错的成绩，但是在很多性能指标上仍然有待提高。在自然场景不断变化时，从三维世界空间投影到二维图像空间会造成目标信息丢失，因此设计一个鲁棒的密集匹配方法是非常困难的。因此，如何提高密集匹配方法的适应性，满足对精度和实时性的要求，对保障视频卫星在动态观测领域的应用效果具有十分重要的意义。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于光流模型的视频卫星影像密集匹配方法及系统，本发明可实现高精度和高可靠性的匹配。

本发明思路为：

结合SGM粗匹配策略和PMVS精匹配方法，利用视频卫星影像多帧影像间的几何关系，使用光流模型对匹配过程进行约束。

本发明的技术方案为：

一、基于光流模型的视频卫星影像密集匹配方法，包括：

步骤1，采用SGM匹配法对视频卫星影像进行粗匹配，本步骤进一步包括：

1.1对视频卫星影像逐像素视差计算得到视差影像；

1.2计算各像素的最小视差路径，即各像素的正确匹配，以此作为二维约束匹配；

1.3在子步骤1.2所得二维约束匹配下，对子步骤1.1所得视差影像进行SGM匹配，完成视频卫星影像左右影像同名点的匹配，获得匹配点；

步骤2，采用PMVS匹配法对视频卫星影像进行精匹配，本步骤进一步包括：

2.1对影像划分格网，在各格网的匹配点中选取兴趣值为局部极大值的点作为特征点；

2.2将视频卫星影像中各影像轮流作为参考影像，其他影像中选出主光轴与参考影像间夹角小于60°的影像，记为计算影像，基于特征点将参考影像分别与计算影像匹配，并生成种子patch集合；

2.3判断种子patch的邻域中是否存在与种子patch距离小于一个像素的patch或已存在平均相关系数大于阈值的patch，若有，则不向邻域扩散，对下一种子patch执行本步骤；否则，将种子patch向种子patch的邻域扩散；采用扩散后的新patch对参考影像和计算影像进行匹配；所述的阈值为经验值；

步骤3，采用光流法精化步骤2的匹配结果，本步骤进一步包括：

3.1构建相邻两帧影像间的光流方程：