【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种船载光电经纬仪红外配准图像自动筛选方法，属于光电测量领域。
技术介绍
1、现阶段船载光电经纬仪大多配备了可见光测量分系统、中波红外测量分系统、短波红外测量分系统等光学传感器。其中红外分系统测量能够通过探测目标与背景之间的辐射差异来识别目标的热源，在跟踪观测期间可用于探测和监视例如火箭发动机尾焰等空间目标，以及船舶机舱、飞机发动机等。
2、在海上复杂背景测量中，单一的传感器不能提供多维度的有用信息，因此限制了目标探测和识别的性能，而图像融合是对多源传感器图像整合的一种增强技术，能够丰富图像信息并且拥有较高的鲁棒性，是解决上述缺陷的有效途径。
3、图像配准是可见光与红外图像融合过程中一个不可或缺的重要步骤。目前已知的图像配准方法种类繁多，对于配准方法的性能评估可以通过参数估计来实现对配准算法的性能优劣评价。而环境的差异使得采用相同的算法也可导致不同的评估结果。根据特点条件的不同采用最优的配准算法，才能有利于后续图像融合工作的顺利开展。
技术实现思路
1、本专利技术所要解决的技术问题是提供一种船载光电经纬仪红外配准图像自动筛选方法，根据特点条件的不同采用最优的配准算法，有利于后续图像融合工作的顺利开展。
2、本专利技术解决上述问题所采用的技术方案为：一种船载光电经纬仪红外配准图像自动筛选方法，该方法以船载光电经纬仪各测量分系统不同跟踪环境下获取的原始可见光与红外图像为输入，采用多种图像配准方法完成图像配准工作。同时采用均方差、互信息、
3、步骤一、原始可见光与红外图像采集
4、根据光电经纬仪可见光与红外分系统的成像条件，在原始图像的采集过程中需要综合考虑探测器、目标辐射、背景辐射、大气衰减、材料等多种因素，同时需要考虑目标探测距离的影响，随着探测距离的增加，红外辐射在大气中的衰减也在不断增加，相同截面积的对应辐射能量也会减弱，造成了输出信号强度的降低。在合理设定光电经纬仪焦距、灵敏度要素后，得到目标与背景对比度不小于30％的图像。
5、步骤二、基于多种配准方法的图像处理
6、为方便后续配准指标对处理结果的评价，需要采用多种配准方法对原始红外图像进行配准操作。配准方法包括基于灰度、基于特征和基于变换域配准方法，其中基于灰度的配准方法通过直接比较原始待处理图像的像素灰度值和位置，利用以最小二乘法计算图像的变换关系。基于特征的配准方法通过提取待处理原始经纬仪图像的角点、边缘等特征，依据特征形状及位置完成配准。基于变换域的配准方法通过小波变换、傅里叶变换处理后进行匹配，在变换域中进行信息处理，并提高配准精度。本专利技术适用于多种图像配准方法同步进行配准处理，依据船载光电经纬仪实测图像质量，本方明选取基于等适用于海上探测目标图像的配准方法，从基于灰度、基于特征和基于变换域配准方法中选取归一化相关法、互信息法、傅里叶变化法、小波变换法、金字塔法以及固定特征描述子法。通过以上配准方法，完成对光电经纬仪原始图像的信息提取、对应关系简历和几何变换估计，并最终形成待处理图像同一空间位置点形成对应关系。
7、步骤三、配准效果指标评价数值计算
8、1.评价指标一：均方差。均方差是一种常用的用于评价生成图像与参考图像直接距离的算法。均方差计算原理为预测值和真实值之间的差值平和再计算平均值，数值越小越好，其计算表达式如下所示：
9、
10、其中m、n为图像宽和高，i(i,j)，k(i,j)分别为对应位置的像素。
11、2.评价指标二：互信息。当两幅图像严格对齐时，互信息的数值为最大化，计算数值起始范围从0开始、非负且对称。当互信息值较高时表明不确定性的缩小，其计算表达式如下所示：
12、
13、px(x)、py(y)表示为两幅图像的直方图统计概率，pxy(x,y)为联合概率密度分布，当互信息值为0时表示各个变量之间是独立的，即x，y相对独立，i(x,y)计算结果为0。
14、3.评价指标三：归一化互相关。相关性实质上是一种相似性度量，可用于掌握参考图像与浮动图像的相似程度。当计算结果在[0,1]之间，数值越接近于1，表明两幅图像相似程度越大，如果计算结果为0，则表明两幅图像完全不相关。互相关系数计算表达如下所示：
15、
16、其中xi，yi分别为处理后的图像和参考图像第i个像素的强度，xm，ym为处理后的图像和参考图像的平均强度。
17、步骤四、基于综合评价结果的配准图像筛选
18、将待处理的光电经纬仪原始图像经过多种方法(设方法数量为n)完成配准操作，然后通过步骤三中的三类评价指标分别进行数值计算，其中均方差计算数值最小者取1，互信息与归一化互相关计算数值最大者取1，并按照数值大小进行排序赋值(分别设为m，n，p)，针对某一配准方法的综合评价系数计算表达式如下所示：
19、
20、i表示第i种配准方法，si代表该配准方法在处理特定图像的综合评价系数的数值，数值越小表示该方法处理效果越好。
21、本专利技术与现有技术相比具有如下优点：
22、本专利技术通过多种指标综合形成配准方法的全方位评价，有助于筛选出更加适合某一特定图像的配准方法，避免了单一标准对图像质量评价的局限性，对后续的光电经纬仪多波段图像融合处理质量奠定了一定基础。
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1.一种船载光电经纬仪红外配准图像自动筛选方法，其特征在于该方法以船载光电经纬仪各测量分系统不同跟踪环境下获取的原始可见光与红外图像为输入，采用多种图像配准方法完成图像配准工作，同时采用均方差、互信息、归一化互相关作为配准图像的评价指标进行评估，同时将单项评价指标的计算结果赋予一定的权重，以此形成图像配准结果的综合评价，最后通过综合评价结果筛选出效果最优的配准图像，为后续多波段图像融合奠定基础。
2.根据权利要求1所述的一种船载光电经纬仪红外配准图像自动筛选方法，其特征在于：所述方法具体包括以下步骤：
3.根据权利要求2所述的一种船载光电经纬仪红外配准图像自动筛选方法，其特征在于：步骤二中基于灰度的配准方法通过直接比较原始待处理图像的像素灰度值和位置，利用以最小二乘法计算图像的变换关系；基于特征的配准方法通过提取待处理原始经纬仪图像的特征，依据特征形状及位置完成配准；基于变换域的配准方法通过小波变换、傅里叶变换处理后进行匹配，在变换域中进行信息处理，并提高配准精度。
4.根据权利要求2所述的一种船载光电经纬仪多波段图像融合方法，其特征在于：对于
5.根据权利要求2所述的一种船载光电经纬仪多波段图像融合方法，其特征在于：步骤三中的三种评价方法具体为：
...【技术特征摘要】
1.一种船载光电经纬仪红外配准图像自动筛选方法，其特征在于该方法以船载光电经纬仪各测量分系统不同跟踪环境下获取的原始可见光与红外图像为输入，采用多种图像配准方法完成图像配准工作，同时采用均方差、互信息、归一化互相关作为配准图像的评价指标进行评估，同时将单项评价指标的计算结果赋予一定的权重，以此形成图像配准结果的综合评价，最后通过综合评价结果筛选出效果最优的配准图像，为后续多波段图像融合奠定基础。
2.根据权利要求1所述的一种船载光电经纬仪红外配准图像自动筛选方法，其特征在于：所述方法具体包括以下步骤：
3.根据权利要求2所述的一种船载光电经纬仪红外配准图像自动筛选方法，其特征在于：步骤二中基于灰度的配准方法...
【专利技术属性】
技术研发人员：赵李健，李可，李仁龙，周海渊，孙晓东，徐如祥，刘新明，吉庆，
申请(专利权)人：中国卫星海上测控部，
类型：发明
国别省市：
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