本发明专利技术提出的一种光学/SAR异类影像匹配的方法，旨在提供一种匹配搜索实时性强、不需要对SAR实时图进行二值或多值化处理的异类影像匹配方法，本发明专利技术通过下述技术方案予以实现：在历史积累的毫米波SAR图像中，选取各类地物区域进行灰度统计，构建毫米波SAR地物灰度特征数据库；然后在光学遥感影像中选取多个感兴趣有效匹配区域，进行地物分类和区域分割；再对不同地物分割区域填充不同灰度，获取区域多值基准图；利用光学遥感影像制备成的区域多值基准图与毫米波SAR实时图直接进行灰度归一化互相关匹配。先对区域多值基准图进行相关匹配预处理，然后进行基准图和实时图的相关匹配实时处理。本发明专利技术减少了对实时图分割不准确和二值化带来的失配问题。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种基于区域多值基准图的光学/SAR异类影像匹配方法，特别是涉及光学遥感基准图和SAR雷达实时图的异类影像匹配方法。
技术介绍
导弹末制导导引头信息获取的方式有合成孔径雷达(SAR, Synthetic ApertureRadar)、红外、光学传感器等。导引头利用实时获取的实时图与预先存储的基准图进行相关运算，实现景象匹配，从而由目标在基准图中的先验位置推算得到目标在实时图中的实际 位置，从而根据实时图获取目标的位置信息，以此修正飞行误差，准确命中目标。SAR成像末制导以其全天候、全天时、抗干扰能力强等优点，已经成为精确制导的研究热点。美国在1992年海湾战争中首次使用了战斧巡航导弹BGM-109攻击伊拉克战略目标，这标志着精确制导武器时代的来临。战斧巡航导弹采用惯性和地形等高线匹配组合制导方式下(例如BCM-109A)的圆概率误差大约30m，若采用景像匹配末制导(例如BGM-109C)时精度到几米。与此同时，前苏联也研发了同样的武器，例如SS-NX-21和AS-X-15巡航导弹。美国研制的潘兴II导弹是一种中程弹道导弹，有效射程达2500公里，打击精度CEP为30米。潘兴II导弹末制导工作过程如下。实孔径雷达天线从弹体距离地面IOkm左右开始以每秒两圈对地圆锥扫描，实现对地面目标成像。雷达波束方位向宽2. 2°，径向宽22°，在不同高度上进行三到四次成像匹配定位。基于毫米波SAR实时图的景象匹配是SAR成像末制导中目标搜索识别的关键技术之一。由于我国高分辨SAR遥感影像资源的缺乏，使得利用高分辨SAR影像作为基准图进行同类影像匹配往往战斗保障难度大，因而我们通常采用光学遥感影像制备基准图。由于光学传感器和SAR雷达的成像机理不同，有时灰度特性往往相反，因而需要提取两类不同传感器所获图像的共同特性后才能进行匹配。本专利技术就是根据毫米波SAR成像特点，将光学遥感影像制备成与SAR影像接近的基准图后才能与SAR实时图进行匹配。现有光学/SAR异类影像匹配方法中有小基准图大实时图和大基准图小实时图两种方案。前者运算量小但对基准图制备要求很高，根据光学图像制备的基准图要求与实时图非常相似，即使通过雷达成像机理实现光学到SAR的仿真却由于人员素质、设备资源的战斗保障难度高而难以在实际作战中快速有效地实施；后者匹配可靠性和准确度高但运算量较大，需要对搜索和匹配算法进行优化才能满足实时处理的要求。现有光学基准图的制备方法，往往是将基准图和实时图同时制备成二值图像后进行匹配，而实时图在线分割往往不准确，有时甚至出现失配的情况，因此二值化是不可取的。
技术实现思路
本专利技术的目的是上述现有技术的不足之处，提供一种使用方便，易于掌握，能快速准确地制备光学基准图、匹配搜索实时性强、实时匹配过程中不需要对SAR实时图进行二值或多值化预处理，实用可靠快速的光学/SAR异类影像匹配方法，以解决毫米波SAR制导中目标匹配识别的问题。为了实现上述目的，一种光学/SAR异类影像的匹配方法，包括如下步骤I)利用Photoshop软件，在历史积累的毫米波SAR图像中，选取各类地物区域进行灰度统计，构建毫米波SAR地物灰度特征数据库；2)在光学遥感影像中选取多个感兴趣有效匹配区域，并对每个有效匹配区域进行地物分类和区域分割；3)根据地物的灰度统计特性对不同地物分割区域填充不同灰度，利用毫米波SAR 灰度特征数据库中各类地物灰度统计经验值，对每个有效匹配区域的分割结果图像进行多值区域填充，得到区域多值基准图；4)利用光学遥感影像制备成的区域多值基准图与毫米波SAR实时图直接进行灰度归一化互相关匹配；先对区域多值基准图进行相关匹配预处理，然后进行基准图和实时图的相关匹配实时处理，且先对上述基准图和实时图进行金字塔分解，在最低层级实时图和基准图基础上进行隔行隔列搜索匹配。上述的相关匹配预处理是对区域多值基准图进行金字塔分解，计算最低层级相关匹配中与实时图无关而可以提前计算的部分，包括基准图去均值平方数据，以及与实时图同大小的所有基准子图的平方和数据。上述的相关匹配实时处理是先对实时图进行金字塔分解，计算最低层级相关匹配遍历搜索前可以提前计算的部分；然后在最低层级进行隔行隔列搜索和去均值归一化互相关匹配，相关面中的最高峰即为粗匹配位置；最后逐级返回到返回到上一级基准图和实时图进行精匹配，最高级原始基准图和实时图精匹配位置即为最优匹配位置。本专利技术相比于现有技术具有如下有益效果本专利技术利用光学遥感影像制备成的区域多值基准图与毫米波SAR雷达图像直接进行灰度归一化互相关匹配，实时匹配过程中不需要对SAR实时图进行二值或多值化预处理，减少了对实时图分割不准确和二值化带来的失配问题。本专利技术采用市场上成熟的商用软件Photoshop自带的工具进行基准图制备，使用方便，易于掌握，能快速准确地制备好基准图。本专利技术采用了金字塔分解和隔行隔列的搜索策略，先对基准图和实时图进行金字塔分解，在最低层级实时图和基准图基础上进行隔行隔列搜索匹配。这种搜索策略大大提高了匹配搜索速度。本专利技术对区域多值光学基准图和SAR实时图采用了由粗到精的匹配策略，先在最低层级小图基础上进行搜索匹配，找到最低层级粗匹配位置，然后逐步在高层级大图的粗匹配位置附近进行精匹配，最高层级大图的精匹配结果即为最终匹配结果。这种由粗到精的匹配策略大大地减少了匹配运算时间又不损失匹配精度。区域多值光学基准图和SAR实时图匹配的实时处理采用了快速匹配的优化运算策略，除了上述搜索策略能够大大提高匹配处理实时性之外，还将每次匹配时可以预先计算的运算量尽量提前，如基准图预处理放在实时处理之前，先计算好基准图的去均值平方及各基准子图平方和二维数组，实时图的预处理放在搜索匹配循环前，先计算好实时图的去均值平方及各层级实时图平方和，这样每次搜索匹配循环的计算量大大减少，从而大大缩短了每次匹配计算时间。本专利技术充分挖掘光学图像和毫米波SAR图像的共同特性，利用区域多值基准图和SAR实时图进行景象匹配，实现光学/SAR异类影像的匹配，具有高可靠性和实时处理的特点，使导引头具备从毫米波SAR图像中识别和定位目标的功能。解决了在高分辨SAR成像末制导导引头景像匹配技术中由于缺乏高分辨SAR影像基准图而采用光学基准图的匹配制导问题，其实时处理方法具有很高的工程实用价值。本专利技术采用大基准图和小实时图的匹配方法，保障了相关匹配的高可靠性和高精确度，同时为了降低光学基准图制备的难度，提高制备效率，而又不降低可靠性和匹配精度，创造性地提出了区域多值基准图的概念，选取特征明显、易于制备的多个有效匹配区域制备基准图；本专利技术提出了多值基准图的方法，根据光学基准图地物分类分割图像制备多 值基准图，从而与实时图直接进行相关匹配；本专利技术还针对现有大基准图和小实时图遍历搜索耗时巨大而难以实现实时处理的特点，提出了金字塔分解和隔行隔列的搜索策略，同时对相关匹配算法计算方法进行优化，从而大大提高了匹配实时性。本专利技术解决了由于缺乏高分辨SAR影像基准图而采用光学基准图的匹配制导问题。附图说明为了更清楚地理解本专利技术，现将通过本专利技术实施方式，同时参照附图，来描述本专利技术，其中图I是基于区域多值光学基准图和毫米波SAR实时图的景象匹配处理步骤框图。图2是本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种光学/SAR异类影像的匹配方法，其特征在于包括如下步骤 1)利用Photoshop软件，在历史积累的毫米波SAR图像中，选取各类地物区域进行灰度统计，构建毫米波SAR地物灰度特征数据库； 2)在光学遥感影像中选取多个感兴趣有效匹配区域，并对每个有效匹配区域进行地物分类和区域分割； 3)根据地物的灰度统计特性对不同地物分割区域填充不同灰度，利用毫米波SAR灰度特征数据库中各类地物灰度统计经验值，对每个有效匹配区域的分割结果图像进行多值区域填充，得到区域多值基准图； 4)利用光学遥感影像制备成的区域多值基准图与毫米波SAR实时图直接进行灰度归一化互相关匹配；先对区域多值基准图进行相关匹配预处理，然后进行基准图和实时图的相关匹配实时处理；且先对上述基准图和实时图进行金字塔分解，在最低层级实时图和基准图基础上进行隔行隔列搜索匹配。2.如权利要求I所述的光学/SAR异类影像的匹配方法，其特征在于所述的相关匹配预处理是对区域多值基准图进行金字塔分解，计算最低层级相关匹配中与实时图无关而可以提前计算的部分，包括基准图去均值平方数据，以及与实时图同大小的所有基准子图的平方和数据。3.如权利要求I所述的光学/SAR异类影像的匹配方法，其特征在于所述的相关匹配实时处理是先对实时图进行金字塔分解，计算最低层级相关匹配遍历搜索前可以提前计算的部分；然后在最低层...
【专利技术属性】
技术研发人员：蒋运辉，陈怀新，宋丹，丁洪丽，俞鸿波，关辉，石锐，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第十研究所，
类型：发明
国别省市：
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