哈工大遙感圖像配準(zhǔn)報(bào)告.doc

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1、HarbinInstituteofTechnology多時(shí)相遙感圖像配準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)報(bào)告課程名稱(chēng)：院系：姓名：學(xué)號(hào)：授課教師：哈爾濱工業(yè)大學(xué)實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?）了解圖像配準(zhǔn)原理、導(dǎo)致幾何失真的原因及矯正方法（2）掌握兩幅圖像配準(zhǔn)的基本方法（3）學(xué)會(huì)評(píng)價(jià)配準(zhǔn)結(jié)果1.實(shí)驗(yàn)原理圖像配準(zhǔn)就是將不同時(shí)間、不同傳感器或不同條件下（天候、照度、攝像位置和角度等）獲取的兩幅或多幅圖像進(jìn)行匹配、疊加的過(guò)程。圖像配準(zhǔn)的基本過(guò)程是尋找把待配準(zhǔn)圖像中的點(diǎn)映射到參考圖像中對(duì)應(yīng)點(diǎn)的最佳變換，從而去除待配準(zhǔn)圖像和參考圖像之間在幾何上的不一致，如平移、旋轉(zhuǎn)和形變，最終使得同一目標(biāo)

2、在不同的圖像上具有相同的坐標(biāo)位置。圖像配準(zhǔn)中的主要問(wèn)題就是確定這種映射關(guān)系，一般來(lái)講我們將需要進(jìn)行變換的圖像成為輸入圖像或待配準(zhǔn)圖像，將用于矯正輸入輸入圖像的圖像成為參考圖像。圖像配準(zhǔn)的基本步驟包括：（1）特征提?。涸谶M(jìn)行圖像配準(zhǔn)之前根據(jù)實(shí)際需要選擇圖像中待匹配特征。（2）特征匹配：在確定了來(lái)自不同圖像的特征集后，建立特征的對(duì)應(yīng)關(guān)系。對(duì)應(yīng)關(guān)系建立可以通過(guò)使用各種特征描述、相似性測(cè)量以及空間關(guān)聯(lián)的方法實(shí)現(xiàn)。（3）變換模型估計(jì)：通過(guò)估計(jì)或者最優(yōu)搜索等方法得到映射函數(shù)的類(lèi)型和參數(shù)，以便能夠?qū)R待配準(zhǔn)圖像和基準(zhǔn)圖像。（4）圖像重采樣和變換：依

3、靠映射函數(shù)對(duì)輸入圖像進(jìn)行圖像變換，使用適當(dāng)?shù)牟逯邓惴ㄓ?jì)算出非整數(shù)點(diǎn)坐標(biāo)的圖像值。常用的重采樣方法包括：（1）最近鄰重采樣法：簡(jiǎn)單地選擇其中心距圖像上的點(diǎn)最近的實(shí)際像素，然后將這個(gè)像素變換到相應(yīng)的顯示網(wǎng)格上。這種技術(shù)適用于新圖像用于分類(lèi)的情況，原因是該圖像是由原始像素的亮度構(gòu)成的，只是按照正確的幾何關(guān)系將像素進(jìn)行重新排列。（2）雙線性插值法：對(duì)于圖像中與給定的顯示網(wǎng)格位置對(duì)應(yīng)點(diǎn)的周邊四個(gè)像素使用三次線性插值。（3）三次卷積插值法：利用周邊16個(gè)像素，在圖像中一點(diǎn)四周各取4個(gè)像素，利用三次多項(xiàng)式對(duì)這些像素確定的四條線對(duì)進(jìn)行擬合以形成4個(gè)插

4、值點(diǎn)，然后利用第5個(gè)三次多項(xiàng)式對(duì)這四個(gè)插值點(diǎn)進(jìn)行擬合，最終合成在顯示網(wǎng)格對(duì)應(yīng)位置的亮度值。利用抽樣定理以及由一個(gè)離散樣本集構(gòu)建連續(xù)函數(shù)的方法，可以推導(dǎo)出用于插值的多項(xiàng)式的實(shí)用形式。1.實(shí)驗(yàn)步驟（1）實(shí)驗(yàn)圖像為：（2）選取控制點(diǎn)，一共手動(dòng)選取了20個(gè)控制點(diǎn)對(duì)：（1）雙線性映射模型為：利用最小二乘法計(jì)算模型參數(shù)得：2階多項(xiàng)式映射模型為:利用最小二乘法計(jì)算模型參數(shù)得：（2）獲得配準(zhǔn)結(jié)果：雙線性映射模型：二階多項(xiàng)式映射模型：1.實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析選取10對(duì)同名點(diǎn)進(jìn)行定量分析：雙線性映射模型：x方向標(biāo)準(zhǔn)差y方向標(biāo)準(zhǔn)差綜合標(biāo)準(zhǔn)差0.60200.140

5、00.6180二階多項(xiàng)式映射模型：x方向標(biāo)準(zhǔn)差y方向標(biāo)準(zhǔn)差綜合標(biāo)準(zhǔn)差0.62700.33520.7110由分析結(jié)果可以看出兩種模型的處理效果并無(wú)明顯區(qū)別，但在一些邊緣部位如圖中黃色方框所示，二階多項(xiàng)式映射模型先比喻會(huì)產(chǎn)生一些雜散點(diǎn)。從計(jì)算得的標(biāo)準(zhǔn)差來(lái)看，雙線性模型優(yōu)于二階多項(xiàng)式模型，這是因?yàn)楸敬螌?shí)驗(yàn)中兩幅圖片的差異主要由于幾何平移與旋轉(zhuǎn)造成，不存在扭曲等變化，使用雙線性模型更合適，可以保證全局達(dá)到最優(yōu)，而二階多項(xiàng)式模型只能保證局部參考點(diǎn)最優(yōu)。1.實(shí)驗(yàn)程序clearall;closeall;image1=imread('E:遙感導(dǎo)論

6、實(shí)驗(yàn)一subcut1.tif');%參考圖像image2=imread('E:遙感導(dǎo)論實(shí)驗(yàn)一subcut2.tif');%輸入圖像load('controlpoints.mat')load('testpoints.mat')%雙線性模型n=size(fixedPoints_control,1);emin=1;sume=0;RMS=0;jianyan_point=[];jbase_point=[];C1=[];C2=[];fori=1:njianyan_point=fixedPoints_control(i,:);fixedPo

7、ints_control(i,:)=[];jbase_point=movingPoints_control(i,:);movingPoints_control(i,:)=[];d=ones(n-1,4);d(:,1)=fixedPoints_control(:,1);d(:,2)=fixedPoints_control(:,2);d(:,3)=fixedPoints_control(:,1).*fixedPoints_control(:,2);X=movingPoints_control(:,1);Y=movingPoints_con

8、trol(:,2);C1(:,i)=(inv(d'*d))*d'*X;C2(:,i)=(inv(d'*d))*d'*Y;I=[jianyan_point(1,1),jianyan_point(1,2),jianyan_p