本文選題：多模態(tài)圖像匹配 + 遙感圖像匹配�。� 參考：《武漢大學(xué)》2014年博士論文

【摘要】：圖像匹配是圖像工程中的一項基本命題,在攝影測量與遙感、計算機視覺和醫(yī)學(xué)圖像處理等領(lǐng)域都是重點研究的基礎(chǔ)性和關(guān)鍵性技術(shù)。圖像匹配問題主要面臨著來自圖像之間幾何畸變和灰度畸變兩個方向的挑戰(zhàn),所以相應(yīng)的圖像匹配研究的難點分別是寬基線圖像匹配和多模態(tài)圖像匹配問題。中波紅外與可見光遙感圖像的匹配,就屬于多模態(tài)圖像匹配的挑戰(zhàn)性問題。紅外與可見光圖像的匹配在遙感、計算機視覺和軍事等領(lǐng)域都有著廣泛的應(yīng)用需求,這兩種圖像的匹配主要是為下一環(huán)節(jié)的圖像配準(zhǔn)和信息融合工作提供支持。本文研究的項目背景是國內(nèi)首套機載中波紅外成像系統(tǒng)的研制工作,通過中波紅外與可見光遙感圖像的匹配,還可以利用可見光波段攝影測量成果來輔助中波紅外影像的定向。所以,開展機載中波紅外與可見光遙感圖像匹配技術(shù)的研究,不僅對新型航空遙感平臺研制和景象匹配精確制導(dǎo)技術(shù)研發(fā)有著直接的應(yīng)用需求,而且對于豐富和發(fā)展圖像工程以及多光譜遙感對地觀測理論等問題更有著重要的促進意義。 針對目前基于區(qū)域和基于特征的多模態(tài)圖像匹配方法存在的問題,結(jié)合中波紅外與可見光遙感圖像的特性分析,本文提出結(jié)合梯度平方變換的梯度相關(guān)快速匹配算法。梯度信息突出反應(yīng)了圖像的結(jié)構(gòu)特性,復(fù)數(shù)域的梯度相關(guān)匹配比實數(shù)域的灰度相關(guān)匹配具有更好的匹配精度和魯棒性,再通過梯度平方變換將梯度相關(guān)匹配方法進一步推廣應(yīng)用到多模態(tài)圖像的快速匹配問題。本文的研究工作和創(chuàng)新性主要體現(xiàn)在以下幾個方面： 1)研究機載中波紅外與可見光遙感圖像的特性差異及匹配預(yù)處理技術(shù) 從電磁輻射和光學(xué)成像原理等方面,分析中波紅外與可見光遙感圖像在灰度特性和幾何特征上呈現(xiàn)的差異性和關(guān)聯(lián)性,以及相應(yīng)的灰度、幾何預(yù)處理方法,包括中波紅外圖像的顯示增強、去壞點處理等,以及中波紅外相機的幾何標(biāo)定、面陣擺掃影像的投影糾正處理等。 2)研究了基于特征的多模態(tài)遙感圖像匹配的可行性問題 研究在多模態(tài)圖像灰度特性差異的情況下,采用現(xiàn)有算法進行特征點或邊緣提取所出現(xiàn)的特征相互缺失和位置響應(yīng)不一致等問題和原因�；谔卣鞯亩嗄B(tài)圖像匹配的瓶頸,并不是匹配測度的模態(tài)不變性,而應(yīng)該是特征的可重現(xiàn)探測問題,指出至少在目前,基于特征的多模態(tài)遙感圖像匹配的可行性還很低。 3)研究了基于區(qū)域的多模態(tài)遙感圖像匹配的可行性問題 通過對互信息的主要技術(shù)實現(xiàn)和改進方法的分析和比較,提出對聯(lián)合直方圖平滑來實現(xiàn)簡易實用的灰度概率估計方法,結(jié)合PV插值技術(shù)克服了互信息的非凸性和局部極值問題,對于多模態(tài)遙感圖像匹配具有一定的可行性。實現(xiàn)了基于自相似測度的區(qū)域匹配FFT快速算法,進而分析了自相似性與梯度信息的關(guān)聯(lián)性,而復(fù)數(shù)梯度表示圖像結(jié)構(gòu)的信息損失更少,計算復(fù)雜度更低,指出研究基于梯度的多模態(tài)圖像匹配頻率域快速算法,更有可行性和應(yīng)用價值。 4)提出了幅值不變的多模態(tài)圖像梯度平方變換算法 變換后的多模態(tài)圖像具有與單模態(tài)圖像相似的梯度方向?qū)傩?克服了以往梯度方向鏡向算法的角度值歸算誤差和奇異性問題。與梯度幅值歸一化方法相比,本文方法的計算效率更高,而且完全不涉及閾值設(shè)置問題,同時保留了梯度幅值信息而減少了圖像信息的損失,還便于實現(xiàn)FFT頻域快速算法,也可以與特征匹配方法結(jié)合使用。 5)將圖像相關(guān)頻域快速算法推廣應(yīng)用到多模態(tài)圖像匹配 辨析了實數(shù)灰度或復(fù)數(shù)梯度圖像,在空間域相關(guān)頻域快速算法與頻率域相位相關(guān)算法的聯(lián)系和區(qū)別,比較了兩者的匹配模型和性能差異。將Fourier-Mellin算法推廣并應(yīng)用到多模態(tài)圖像的相似變換匹配問題,指出復(fù)數(shù)梯度圖像的功率譜不具有共軛對稱性,簡化了梯度圖像Fourier-Mellin算法的旋轉(zhuǎn)角解算步驟。提出了結(jié)合梯度平方變換、FFT梯度相關(guān)、梯度相位相關(guān)的中波紅外與可見光遙感圖像匹配技術(shù)方案。
[Abstract]:......
【學(xué)位授予單位】：武漢大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：TP751

【參考文獻】

相關(guān)期刊論文 前2條

1 張祖勛;數(shù)字?jǐn)z影測量與計算機視覺[J];武漢大學(xué)學(xué)報(信息科學(xué)版);2004年12期

2 張祖勛,張劍清,廖明生,張力;遙感影像的高精度自動配準(zhǔn)[J];武漢測繪科技大學(xué)學(xué)報;1998年04期

相關(guān)博士學(xué)位論文 前1條

1 李壯;異源圖像匹配關(guān)鍵技術(shù)研究[D];國防科學(xué)技術(shù)大學(xué);2011年

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本文編號：1923575