一种基于模板特征值匹配的靶标快速提取方法技术

本发明专利技术提出一种基于模板特征值匹配的靶标快速提取方法，靶标提取对于卫星在轨评定以及日常使用具有重要作用，首先进行定标场靶标的粗略定位，对靶标大致位置进行裁切得到待匹配影像数据，对待匹配影像进行量化位数和像元分辨率重采样后，通过特征值匹配，选择出和模板相关系数最大的搜索窗口作为提取出的最终靶标，本发明专利技术利用了靶标粗略定位和基于模板的靶标提取方法，可较好提升靶标提取的速度，可为后续国内快速靶标提取、快速定标质评提供技术基础。术基础。术基础。

【技术实现步骤摘要】
一种基于模板特征值匹配的靶标快速提取方法


[0001]本专利技术涉及一种基于模板特征值匹配的靶标快速提取方法。

技术介绍

[0002]目前，我国已经发射了多颗高分系列卫星，这些卫星通常具有多片CCD并具备多条带成像模式，对于国防安全建设、国土普查、城市规划、减灾防灾具有重要的作用。卫星发射后的在轨测试以及后续日常使用期间，需要不断地对卫星影像进行定标以及质量评定以掌握卫星运行情况，而地面定标场铺设的靶标对于快速定标与质量评定具有重要作用。
[0003]目前遥感影像靶标尤其是光学固定式的地面靶标可以解决在轨测评期间地面参考目标空间异质、光谱特性退化、功能单一的问题，具有宽动态、高均匀性和稳定性、多功能复用的特点，可用于卫星信噪比评定、调制传递函数评定、动态范围评定、响应线性度评定以及进行外场绝对辐射定标等。对于多条带、大幅宽的卫星而言，快速的靶标提取对于卫星在轨评定、以及后续使用具有重要意义。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于：克服现有技术的不足，提供一种基于模板特征值匹配的靶标快速提取方法，该方法对多条带卫星影像和RPC参数对靶标进行快速粗略定位，对匹配影像进行量化位数和像元分辨率重采样，然后利用特征值匹配进行相关系数计算快速匹配靶标，该方法有效提高了靶标提取的速度，在便捷性和快速性上具有较大优势，且匹配出的靶标数据可入库作为后续模板使用，提升了数据利用率。
[0005]本专利技术的目的是通过如下技术方案予以实现的:
[0006]一种基于模板特征值匹配的靶标快速提取方法，包括如下步骤：
[0007](1)根据靶标的大致经纬度位置进行靶标的粗略定位；
[0008](2)根据模板的图像量化位数，对匹配影像的量化位数进行重采样；
[0009](3)根据模板的图像分辨率，对匹配影像的分辨率进行重采样；
[0010](4)基于步骤2和3得到的处理后的数据，利用模板影像和匹配影像进行基于特征值匹配的靶标提取，滑动求解自动匹配出相关系数值最大的搜索区域，自动输出靶标的位置和裁切后的靶标影像数据。
[0011]进一步的，所述步骤1根据靶标的大致经纬度位置进行靶标的粗略定位，具体为：
[0012]读入某颗卫星某一景的数据和RPC参数获得几何校正后的卫星影像排列，通过靶标的大致经纬度信息定位到具体的某一片影像数据，并根据该经纬度位置对影像进行裁切。
[0013]进一步的，所述步骤2对匹配影像的量化位数进行重采样，具体为：
[0014]对匹配影像进行量化位数的重采样，若模板影像和匹配影像的量化位数一致时，忽略此步骤，否则需要进行位数重采样使得两者量化位数一致。
[0015]进一步的，重采样的方法为：
[0016][0017]DN
max
和DN
min
为匹配影像灰度最大值和最小值，DN
i
为转换前的灰度值，DN
i
'为转换后的灰度值。
[0018]进一步的，所述步骤3对匹配影像的分辨率进行重采样，具体为：
[0019]对匹配影像进行像元分辨率的重采样，若模板影像和匹配影像的分辨率一致时，忽略此步骤，否则需要进行像元分辨率重采样使得两者位数一致。
[0020]进一步的，采用三次卷积差值的方法进行分辨率重采样：
[0021]F(i+v,j+u)＝A
·
B
·
C
[0022]A＝[S(1+v) S(v) S(1
‑
v) S(2
‑
v)][0023][0024][0025]F()为重采样后的值，f()为插值点的16个邻域点，u和v为和最近点f(i，j)的距离，S()为卷积函数：
[0026][0027]其中，a是卷积函数的系数，一般取
‑
0.5。
[0028]进一步的，所述步骤4利用模板影像和匹配影像进行基于特征值匹配的靶标提取，滑动求解自动匹配出相关系数值最大的搜索区域，自动输出靶标的位置和裁切后的靶标影像数据，具体为：
[0029]基于特征值匹配的靶标提取，在匹配影像中，选择和模板影像大小相同的搜索窗口，求解和模板的相关系数值，搜索完成后，选择相关值最大的搜索窗口为最终匹配结果，输出匹配后的裁切靶标影像，并入库供后续使用。
[0030]进一步的，在待匹配图像上选取和模板大小相同的搜索框进行滑动搜索，相关系数值R
ccoeff_normed
最大的搜索区域即为目标匹配区域，公式为：
[0031][0032][0033][0034]其中，T为靶标模板图像，w和h分别为模板的宽和高，T(x',y')代表模板靶标图像在x',y'处的值，T'(x',y')代表T(x',y')与模板均值的差值；I代表待匹配的图像，x,y代表当前搜索框在I矩阵中左上角元素的坐标，x',y'代表T和搜索框框处的I矩阵的元素坐标，I(x+x',y+y')代表匹配图像在x+x',y+y'处的值，I'(x+x',y+y')代表I(x+x',y+y')与均值的差值。
[0035]一种非易失性存储介质，包括：计算机程序产品，当所述计算机程序产品被执行时执行基于模板特征值匹配的靶标快速提取方法。
[0036]一种处理器，所述处理器用于运行程序，其中，所述程序运行时执行基于模板特征值匹配的靶标快速提取方法。
[0037]本专利技术与现有技术相比的有益效果是：
[0038](1)本专利技术针对某些遥感卫星条带多的情况，提供了利用条带数据加RPC参数进行快速靶标粗略定位的方法，可直接定位到靶标所在的条带数据并进行裁切，相对于逐条带的目视搜索，可节约大量时间。
[0039](2)本专利技术中基于特征值匹配的靶标提取方法利用已有的靶标数据作为模板，相对于无任何先验数据的靶标提取而言，算法难度和速度有较好的提升；其次利用已有的靶标图像作为模板进行匹配，可以充分利用历史数据，并可将本次匹配的数据放入模板库供后续使用，充分考虑了靶标的时间变化特性并提高了数据的利用率。
[0040](3)本专利技术支持多种靶标模板类型，如刃边靶标、三线靶标、扇形靶标以及多种类型组合的靶标场模板。
附图说明
[0041]图1为本专利技术方法的流程图；
[0042]图2为靶标粗略提取示意图；
[0043]图3为靶标匹配原理示意图。
具体实施方式
[0044]下面结合附图对本专利技术的具体实施方式进行进一步的详细描述。
[0045]如图1所示，本专利技术提出一种基于模板特征值匹配的靶标快速提取方法，包括如下步骤：
[0046](1)进行靶标粗略定位。
[0047]对于多条带的卫星遥感影像，需要定位靶标具体位于哪一条带，利用卫星影像和RPC(预处理提供)进行靶标的粗略定位，并在大致范围内进行裁切供下一步使用。操作时，读入某颗卫星某一景的数据和RPC参数获得几何校正后的卫星影像排列，通过靶标的大致经本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于模板特征值匹配的靶标快速提取方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)根据靶标的大致经纬度位置进行靶标的粗略定位；(2)根据模板的图像量化位数，对匹配影像的量化位数进行重采样；(3)根据模板的图像分辨率，对匹配影像的分辨率进行重采样；(4)基于步骤2和3得到的处理后的数据，利用模板影像和匹配影像进行基于特征值匹配的靶标提取，滑动求解自动匹配出相关系数值最大的搜索区域，自动输出靶标的位置和裁切后的靶标影像数据。2.根据权利要求1所述的一种基于模板特征值匹配的靶标快速提取方法，其特征在于：所述步骤1根据靶标的大致经纬度位置进行靶标的粗略定位，具体为：读入某颗卫星某一景的数据和RPC参数获得几何校正后的卫星影像排列，通过靶标的大致经纬度信息定位到具体的某一片影像数据，并根据该经纬度位置对影像进行裁切。3.根据权利要求1所述的一种基于模板特征值匹配的靶标快速提取方法，其特征在于：所述步骤2对匹配影像的量化位数进行重采样，具体为：对匹配影像进行量化位数的重采样，若模板影像和匹配影像的量化位数一致时，忽略此步骤，否则需要进行位数重采样使得两者量化位数一致。4.根据权利要求3所述的一种基于模板特征值匹配的靶标快速提取方法，其特征在于：重采样的方法为：DN
max
和DN
min
为匹配影像灰度最大值和最小值，DN
i
为转换前的灰度值，DN'
i
为转换后的灰度值。5.根据权利要求1所述的一种基于模板特征值匹配的靶标快速提取方法，其特征在于：所述步骤3对匹配影像的分辨率进行重采样，具体为：对匹配影像进行像元分辨率的重采样，若模板影像和匹配影像的分辨率一致时，忽略此步骤，否则需要进行像元分辨率重采样使得两者位数一致。6.根据权利要求5所述的一种基于模板特征值匹配的靶标快速提取方法，其特征在于：采用三次卷积差值的方法进行分辨率重采样：F(i+v,j+u)＝A
·
...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨昊，汪红强，董学志，石江红，刘莉，肖倩，褚子清，
申请(专利权)人：航天恒星科技有限公司，
类型：发明
国别省市：