一种无人机载SAR图像实时拼接方法技术

本发明专利技术公开了一种无人机载SAR图像实时拼接方法，其包括以下步骤：等待SAR图像；判断是否结束标签，如否，则对图像进行重采样，并根据规划航线进行旋转，更新图像参数信息；根据飞机惯导、雷达天线方位角及规划的航线，确定图像的旋转角度；对当前图像进行重采样和旋转处理，更新图像参数信息；在重叠区域选择地面纹理复杂的512*512区域，采用FFT变换确定重叠率；对当前幅图像进行直方图匹配拉伸，并对拼接处进行边缘融合处理；截取前一幅图像从开始到重叠位置向后平移重叠距离的一半处的图像数据；输出前一幅图像；截取当前图像重叠距离的一半处到最后一行的图像数据，并更新当前图像的图像信息；输出上一幅图像。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种图像实时拼接方法，尤其涉及一种无人机载SAR图像实时拼接方法。
技术介绍
我国正在大力发展高空长航时无人机，这种无人机较一般无人机飞行高度更高、续航时间更长，其飞行高度可达10千米至20千米，续航时间在12小时以上，能够昼夜持续空中侦察和监视、执行战略或战役侦察任务。合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar，SAR)成像时，由于硬件和算法的限制，不能在方位向无线延伸，只能将将长距离飞行的回波分段处理，形成方位向距离一定，距离向相等的SAR图像。同时，飞机抖动、气流等因素还会导致两邻两幅图像之间的存在较小的旋转。为实现对连续区域的观察，部分回波数据会被成像算法处理两次。这种处理方式会导致相邻两幅SAR图像存在一定的重叠区域。为了得到大场景连续的SAR图像，提出将同一次开机的SAR图像进行无缝拼接处理的需求。图像配准在全景制图、变化检测、图像目标识别、图像融合、视觉导航等应用领域起着至关重要的作用，图像配准质量直接关系后期应用的可靠性。图像配准算法包括基于图像特征算法、基于图像灰度特征的算法和基于频率域的算法。由于SAR图像存在椒盐噪声，前两种算法很难实时准确地进行配准。基于频率域的算法，避免了选择控制点，具有抗噪性强等特点，适用于SAR图像的配准。国外已有机载平台下SAR图像拼接技术报道。国内空军雷达学院、重庆理工大学、中国航空工业集团公司雷达与电子设备研究院等院校开展了无人机载平台下的SAR图像拼接技术的研究，但目前还没有成熟技术方案和工程应用。
技术实现思路
本专利技术的目的是解决去除相邻两幅图像之间的重叠区域，形成无缝拼接的图像的问题，故而提供一种无人机载SAR图像实时拼接方法。本专利技术是这样实现的，一种无人机载SAR图像实时拼接方法，包括以下步骤：(1)机上雷达进入SAR成像模式，并将数据传输到地面系统，系统开始接收图像数据；(2)等待SAR图像；(3)判断是否是结束标签；如果是，则转到第20步；(4)对图像进行重采样，并根据规划航线进行旋转，更新图像参数信息；(5)判断是否为第一幅图像，如果是第一幅图像，转到第17步；(6)判断分辨率是否相同，如果不相同，转到第16步；(7)判断图像经纬度是否可靠，如果不可靠，对原始图像采用FFT计算重叠率；(8)如果匹配成功，转到第14步，否则转到16步；(9)如果图像经纬度坐标可靠，根据图像方位向跨度和图像经纬度计算当前图像与前一幅图像的重叠率；(10)根据飞机惯导、雷达天线方位角及规划的航线，确定图像的旋转角度；(11)对当前图像进行重采样和旋转处理，更新图像参数信息；(12)在重叠区域选择地面纹理复杂的512*512区域，采用FFT变换确定重叠率；(13)如果匹配失败，对原始图做FFT，计算重叠率，变更坐标信息不可靠，转到第8步；(14)对当前幅图像进行直方图匹配拉伸，并对拼接处进行边缘融合处理；(15)截取前一幅图像从开始到重叠位置向后平移重叠距离的一半处的图像数据；(16)输出前一幅图像；(17)截取当前图像重叠距离的一半处到最后一行的图像数据，并更新当前图像的图像信息；(18)并更新参数信息，转到步骤2；(19)输出上一幅图像；(20)退出。作为上述方案的进一步改进，在第4步中，对图像进行重采样时，去除图像几何畸变：假设p＝(x,y,1)T是图像中某像素点的坐标，p′＝(x′,y′,1)T是SAR图像实际的空间范围的坐标，则可以用矩阵向量的形式将二维平面变换表示为：p′＝H*p H = h 11 h 12 h 13 h 21 h 22 h 23 h 31 h 32 1 ]]>变换后的坐标为： x ′ = h 11 x + h 12 y + h 13 h 31 x + h 32 y + 1 ]]> y ′ = h 21 x + h 22 y + h 23 h 31 x + h 32 y + 1 ]]>将两幅图像的4组角点坐标带入公式，求得摄影变换矩阵H中的8个未知参数：h11、h12、h13、h21、h22、h23、h31、h32。作为上述方案的进一步改进，在第7步中，如果图像f2(x,y)是图像f1(x,y)经平移(x0,y0)后的图像，即f2(x,本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种无人机载SAR图像实时拼接方法，其特征在于：其包括以下步骤：（1）机上雷达进入SAR成像模式，并将数据传输到地面系统，系统开始接收图像数据；（2）等待SAR图像；（3）判断是否是结束标签；如果是，则转到第20步；（4）对图像进行重采样，并根据规划航线进行旋转，更新图像参数信息；（5）判断是否为第一幅图像，如果是第一幅图像，转到第17步；（6）判断分辨率是否相同，如果不相同，转到第16步；（7）判断图像经纬度是否可靠，如果不可靠，对原始图像采用FFT计算重叠率；（8）如果匹配成功，转到第14步，否则转到16步；（9）如果图像经纬度坐标可靠，根据图像方位向跨度和图像经纬度计算当前图像与前一幅图像的重叠率；（10）根据飞机惯导、雷达天线方位角及规划的航线，确定图像的旋转角度；（11）对当前图像进行重采样和旋转处理，更新图像参数信息；（12）在重叠区域选择地面纹理复杂的512*512区域，采用FFT变换确定重叠率；（13）如果匹配失败，对原始图做FFT，计算重叠率，变更坐标信息不可靠，转到第8步；（14）对当前幅图像进行直方图匹配拉伸，并对拼接处进行边缘融合处理；（15）截取前一幅图像从开始到重叠位置向后平移重叠距离的一半处的图像数据；（16）输出前一幅图像；（17）截取当前图像重叠距离的一半处到最后一行的图像数据，并更新当前图像的图像信息；（18）并更新参数信息，转到步骤2；（19）输出上一幅图像；（20）退出。...

【技术特征摘要】
1.一种无人机载SAR图像实时拼接方法，其特征在于：其包括以下步骤：（1）机上雷达进入SAR成像模式，并将数据传输到地面系统，系统开始接收图像数据；（2）等待SAR图像；（3）判断是否是结束标签；如果是，则转到第20步；（4）对图像进行重采样，并根据规划航线进行旋转，更新图像参数信息；（5）判断是否为第一幅图像，如果是第一幅图像，转到第17步；（6）判断分辨率是否相同，如果不相同，转到第16步；（7）判断图像经纬度是否可靠，如果不可靠，对原始图像采用FFT计算重叠率；（8）如果匹配成功，转到第14步，否则转到16步；（9）如果图像经纬度坐标可靠，根据图像方位向跨度和图像经纬度计算当前图像与前一幅图像的重叠率；（10）根据飞机惯导、雷达天线方位角及规划的航线，确定图像的旋转角度；（11）对当前图像进行重采样和旋转处理，更新图像参数信息；（12）在重叠区域选择地面纹理复杂的512*512区域，采用FFT变换确定重叠率；（13）如果匹配失败，对原始图做FFT，计算重叠率，变更坐标信息不可靠，转到第8步；（14）对当前幅图像进行直方图匹配拉伸，并对拼接处进行边缘融合处理；（15）截取前一幅图像从开始到重叠位置向后平移重叠距离的一半处的图像数据；（16）输出前一幅图像；（17）截取当前图像重叠距离的一半处到最后一行的图像数据，并更新当前图像的图像信息；（18）并更新参数信息，转到步骤2；（19）输出上一幅图像；（20）退出。2.如权利要求1所述的无人机载SAR图像实时拼接方法，其特征在于：在第4步中，对图像进行重采样时，去除图像几何畸变：假设p=(x,y,1)T是图像中某像素点的坐标，p′=(x′,y′,1)T是SAR图像实际的空间范围的坐标，则可以用矩阵向量的形式将二维平面变换表示为：p′＝H*p H = h 11 h 12 h 13 h 21 h 22 h 23 h 31 h 32 1 ]]>变换后的坐标为： x ′ = h 11 x + h 12 y + h 13 h 31 x + h 32 y + 1 ]]> y ′ = h 21 x + h 22 y + h 23 h 31 x + h 32 y + 1 ]]>将两幅图像的4组角点坐标带入公式，求得摄影变换矩阵H中的8个未知参数：h11、h12、h13、h21、h22、h23、h31、h32。3.如权利要求1所述的无人机载SAR图像实时拼接方法，其特征在于：在第7步中，如果图像f2(x,y)是图像f1(x,y)经平移(x0,y0)后的图像，即f2(x,y)＝f1(x-x0,y-y0)，则对应的傅里叶变换F1和F2的关系为： F 2 ( ξ , η ) = e - j 2 π ( ξx 0 + ηy 0 ) F 1 ( ξ , η ) - - - ( 1 ) ]]>且对应频域中两个图像的互能量谱为： F 1 ( ξ , η ) ...

【专利技术属性】
技术研发人员：项海兵，吴涛，陈曦，牛蕾，陶利，张玉营，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第三十八研究所，
类型：发明
国别省市：安徽;34