[发明专利]图像处理方法及系统

说明书

本发明提供一种图像处理方法及系统，方法包括：提取目标行星的站点图像中各个立体像对的天际线，并根据天际线对各立体像对进行区域分割；确定与站点图像中任一立体像对中的任一图像的目标点匹配的同名点；根据同名点在组成立体像对的图像中的像点位置所属区域以及预设校正模型，构建校正方程；确定预设校正模型的系数，并根据系数以及预设校正模型，确定目标校正模型；将待校正站点图像输入至目标校正模型，对待校正站点图像进行校正。本发明通过图像中天际线的自动提取，自动对图像进行区域分割，有效满足了目标行星站点图像不同区域校正的需求，相比不分区域的整体校正，自适应针对图像中不同区域进行相对辐射校正，获得更为精准的校正效果。

技术领域

本发明涉及图像处理技术领域，尤其涉及一种图像处理方法及系统。

背景技术

在行星表面探测任务中，利用探测车对行星表面进行近距离表面探测是实现高效探测的重要手段。探测车行驶过程中，探测车自身的精确定位导航与环境地形感知是探测任务顺利实施的关键。在已有实施的任务中，探测车自身导航定位主要依靠惯导与里程计集成的航迹推算方法。该方法是探测车巡视探测中的常规定位方法，但在松软土壤和崎岖地面区域行驶时，探测车车轮打滑严重，使用航迹推算方法定位误差显著增大。因此，为修正航迹推算误差，利用探测车上搭载立体相机获取的视觉图像修正定位误差，实现高精度定位。定位过程中，基于前后站点的立体影像，通过寻找站点图像间的同名点作为连接点，应用视觉定位方法解算当前站点影像相对上一站点影像的相对位置姿态参数，结合前一站点的位置信息即可计算输出当前站点的定位结果。该方法的定位结果不随时间而发生漂移，也不受地形条件影响，具有较好的自主性和较高的精度，对探测任务安全实施发挥关键作用。另一方面，探测车的行驶需要精确感知周围环境，需利用搭载双目立体相机通过密集匹配得到探测站点周围三维信息，以避开周围可能存在的石块、深坑等障碍物。综上，探测车上搭载立体相机获取的立体视觉图像是探测任务安全、顺利实施的关键数据源。

探测车立体视觉图像的质量直接关系到探测任务中站点定位与环境感知效果。由于相机镜头及幅面CCD等部件影响，获取的影像可能出现不同程度、不同种类的辐射不均匀问题，导致获取的图像自身灰度不一致，给后续的图像匹配及可视化等处理带来了困难。需要引入相对辐射校正方法对探测车影像的不一致进行校正。传统相机的辐射校正可分为绝对辐射校正和相对辐射校正，前者是将图中的量测值校正到与地物反射或辐射相同的值，确定太阳入射角和传感器视角，并且加入对地形起伏等成分的考虑，这类方法的实施一般都比较繁琐、难以实现。相对辐射校正主要目的是使经过相对辐射校正的影像整体灰度达到一致，消除中间亮周围暗的情况，得到高质量的影像，用于后续处理应用。

对于深空探测车影像来说，通常在发射升空之前，工程人员会利用地面实验室积分球等设备提供均匀辐射源对相机实施相对辐射校正。然而，探测车发射至行星表面的飞行过程中受仪器震动及空间环境变化影响较大，相机辐射特性容易发生改变，需要对相机的相对辐射特性进行在线校正，通过校正使得图像内部灰度分布均匀，利用后续环境感知处理与应用。

传统的相对辐射校正选择方案可分为两类：定标法和统计法。定标法包括基于实验室定标的相对辐射校正、基于内定标的相对辐射校正；统计法包括均匀景统计、直方图均衡、直方图匹配。探测车影像相对辐射在线校正处理中，由于缺乏实验室积分球等外部标准参考设备，难以适用定标法进行相对辐射校正。部分深空探测车上搭载了用于光谱仪或物质成分分析仪标定的标准色卡用作光谱仪标校的外部标准参考，仅能用于局部谱段标校，无法适用行星探测车影像的全局辐射校正。因此，在探测任务中，外部决定参考条件的缺失使得定标法较难用于火星车影像的相对辐射在线校正。统计法是通常利用长时间对同一区域的多次成像数据，求解辐射的相对畸变量，达到对图像相对辐射校正处理。在火星探测任务中，行星探测车以移动行驶方式对不同区域进行探测，没有如卫星等平台对同一区域进行重复观测的作业模式，难以采用现有的相对辐射标定方法对图像进行相对辐射校正。总的来说，行星探测车由于自身探测模式的特点，现有相对辐射标定方法不适用于行星探测车的相对辐射在线校正。

发明内容