[发明专利]一种异源图像匹配系统的基准图质量评价方法

说明书

本发明涉及一种异源图像匹配系统的基准图质量评价方法，针对制备基准图的遥感卫星图像，分析图像特征对异源图像匹配系统的影响，确立影响匹配系统匹配性能的基准图特征要素；设计基准图空间变化模型，精确计算基准图特征在观测几何条件下的形变；采用梯度方向直方图描述基准图，建立基准图的多维特征向量；设计基准图多级编码，利用图像样本集统计图像匹配系统性能，建立评价基准图质量的标定库；使用互信息相似度量方法计算基准图之间的相似程度，查找基准图质量标定库的最相似基准图，获取对应的匹配系统识别性能标定值。本发明保证在匹配系统工作在未知环境前，利用基准图的标定库对正在制备的基准图进行客观评价，保障输出高质量的基准图。

技术领域

本发明涉及图像处理系统性能评估技术领域，具体地说是一种异源图像匹配系统的基准图质量评价方法。

背景技术

自主模板匹配是图像匹配系统的一项重要技术，模板匹配一般是指匹配系统使用预存于系统中的基准图，该基准图通常通过离线方式预先制备完成，与系统工作时实时获取的前视图进行相关匹配，计算两个图像之间的相似性来完成匹配。

理论与实践都表明，目标的基准图制备质量是决定匹配精度的重要因素之一。但是，实时图成像面临复杂的实际目标场景，事先制备的基准图在实际场景使用时性能表现极不稳定，尤其制备与使用互为异源图像时差异更大，导致在某些目标场景中功能失效。因此，迫切需要一种基准图质量的客观评价与性能估计方法，对基准图的可匹配性进行预测，用来监督和提高基准图的质量，来满足匹配系统的实际应用需求。

基准图的制备主要集中在可匹配区域选择方法研究上，可分为两大类选择策略：

(1)基于图像信号相关计算的匹配区域适应性研究

此类方法的基本思想是将匹配问题看作某个信号序列在由此信号序列变形而来的另一个信号序列中的定位问题,在对变形信号参数作适当假设之后,利用两信号的相关度来衡量区域适配的性能。王晓静等以理想的相关函数是白噪声为理论依据,提出了一种根据最小相关长度来选择最佳匹配区的方法，张国忠则将二维模拟实时图及原始基准图上与之对应的图像块按行(或列)扫描转化成一维序列,以传统的一维信号归一化互相关运算为基础建立了匹配概率估计模型。

(2)基于综合特征量的景象区域适配性研究

此类方法的基本思想是通过对原始基准图像素点及区域特征进行综合描述,建立综合特征量与景象区域适配性指标间的关系。该类方法的适应性较广,是目前景象区域适配性研究的主流。

研究景象区域适配性时首先选取能够全面反映区域适配性能的特征集并量化形成特征指标,然后对各种特征指标进行信息融合形成综合特征量在综合特征量中特征指标的确定。特征指标选取的确定原则有：

特征指标是综合特征量的基本因素,但每一项特征指标往往只能反映图像内区域适配性能的某一方面。景象区域适配性与匹配算法对特征关注的角度不完全相同,通常匹配算法关注的只是能够提高匹配精度的特征,但适配性除了要求达到高的匹配精度外,还要达到高的匹配概率。为使综合特征量能够准确而简洁地反映图像区域的适配性能,以不同区域适配性目标为基础,提出选取特征指标时需要遵循的4项基本原则如下:

①能够反映景象信息丰富的程度

景象匹配区要包含足够的信息才能够进行匹配定位,图像信息越丰富越有利于成功匹配,因此特征指标应当能够反映图像信息的多少,即反映景象区域中特征信息丰富的程度。

②能够反映景象中稳定的特征

由于实时成像传感器的成像质量往往较差,细小的地物被噪声平滑后,地物影像会变得模糊,甚至消失,最终导致匹配失败,所以特征指标必须保证匹配区具有稳定的特性,即能够反映景象区域中稳定的特征。

③能够反映景象中地物的唯一性