[发明专利]一种合成孔径雷达图像拼接方法

说明书

技术领域

本发明涉及合成孔径雷达图像拼接技术领域，特别涉及一种合成孔径雷达图像拼接方法。

背景技术

合成孔径雷达(SAR)图像拼接技术通常是将数张有重叠部分(包括不同时间、不同视角、不同传感器)的SAR图像，拼接成一幅连续无缝的高分辨率SAR图像，有利于增强战场态势感知能力。

近些年，关于SAR图像拼接的应用方面的报道有德国EADS公司研制的MiSAR系统。MiSAR系统为小型无人机(例如LUNA)研制，机上重量仅4Kg，所以成像处理的单幅图像覆盖区很小(400m*700m，分辨率0.5m)。为克服这个问题，采用图像拼接技术，从连续的图像序列中提取共同特征，并进行特征配准，从特征配准处理中估计图像帧之间的变化，实现拼接。与条带SAR模式处理相比，该图像拼接技术更有优势，不要求航迹是直线飞行，并且斜视角是可变的。MiSAR系统实现了SAR图像的实时拼接处理，应用图像拼接技术扩大了观测区域，并将其集成到SAR图像开发应用系统，获得更大的观测场景和更强的态势感知能力。

但是，目前的SAR图像拼接处理方面仍存在拼接处理时间较长、图像幅宽受限以及拼接视角受限等至少一种缺陷；另外，特别是针对大面积(≥100km)多视角(5°～60°)方面的SAR图像序列拼接技术更是缺乏研究。

发明内容

本发明的目的是提供了一种合成孔径雷达图像拼接方法，以解决现有合成孔径雷达图像拼接方法中的存在至少一个技术问题。

本发明的技术方案是：

一种合成孔径雷达图像拼接方法，包括如下步骤：

步骤一、从多个预拼接的子图像中选取相邻的两个子图像，其中一个子图像作为参考图，另一个子图像作为实时图；

步骤二、对所述参考图和实时图进行预处理；

步骤三、对预处理后的所述参考图和实时图分别进行尺度不变特征变换特征点提取；其中，尺度不变特征变换特征点为SIFT特征点；

步骤四、将所述参考图的尺度不变特征变换特征点与实时图的尺度不变特征变换特征点进行粗配准，得到初始配准点对；

步骤五、根据所述初始配准点对进行精配准，得到精配准点对；其中，精配准主要是进行删除误配点对；

步骤六、对所述精配准点对采取最小二乘算法估算所述实时图相对于参考图的旋转角度θ、尺度因子c和平移量t_x、t_y；

步骤七、根据所述旋转角度θ、尺度因子c和平移量t_x、t_y对所述实时图进行仿射变换，从而使得参考图和实时图处于同一个坐标系中；

步骤八、对所述参考图和实时图的重叠区域进行融合处理，实现连续、无缝的图像拼接，得到拼接图；

步骤九、以步骤八中的拼接图作为新的参考图，再选定另外相邻的子图像作为新的实时图，重复步骤二到步骤八，完成三个子图像的拼接；

步骤十、重复步骤九，直到完成所有子图像的拼接。

可选的，在所述步骤二的中，是对所述参考图和实时图进行几何失真校正和灰度调整。

可选的，在所述步骤三中，对预处理后的所述参考图和实时图分别进行尺度不变特征变换特征点提取包括如下步骤：

步骤3.1、对所述参考图和实时图分别进行尺度空间极值检测；

步骤3.2、对所述参考图和实时图分别进行特征点方向确定；

步骤3.3、对所述参考图和实时图分别进行提取特征描述符。

可选的，在所述步骤四中，是采用最近邻NN距离比率算法对尺度不变特征变换特征点进行粗配准。

可选的，在所述步骤五中，是采用随机抽样一致RANSAC算法进行精配准。

可选的，在所述步骤七中，是通过如下仿射变换模型(1)进行仿射变换：

其中，矩阵包含(现有可以查到)了旋转角度θ、尺度因子c，为实时图中像素点坐标，为仿射变换后对应在参考图坐标系中的位置。

发明效果：

本发明的合成孔径雷达图像拼接方法，利用多幅SAR图像，通过提取不同图像的SIFT特征进行配准，并估计出SAR图像间的变换参数，通过仿射变换、插值、融合实现高性能SAR图像序列拼接；并且，本发明具有大幅宽、多视角的SAR图像序列拼接能力，能够加快了图像拼接技术的工程化应用。

附图说明

图1是本发明合成孔径雷达图像拼接方法的流程简图。

具体实施方式