对数极坐标变换识别算法在成像制导中的应用

图像匹配是成像制导系统中常用的目标识别算法，但实时目标图与基准目标图存在的尺度差异以及旋转不可避免，这也导致失配率提高。针对这个问题，引入对数极坐标变换运算，根据对数极坐标图像的尺度、旋转不变性提出了新的目标匹配识别算法，一方面保证了在尺度变化及旋转下的高匹配率；另外新算法结合了变换图目标区域的轴向投影统计策略，保证了匹配运算量的降低；文中仿真实例验证了算法的优势与有效性。     

控制点/控制点对最优能量解析的图像配准

 针对遥感图像配准中匹配同名点少、配准精度低等问题,提出了一种基于控制点/控制点对最优能量解析的图像配准方法。在控制点提取中,通过多尺度曲波变换,实现不同尺度下图像质量的灰关联分析和噪声抑制,并根据灰关联能量值,自动调整尺度不变特征变换配准参数,提高匹配同名点数量;为保证控制点选择的均匀性和准确性,创建了控制点对能量模型,采用马尔科夫蒙特卡洛优化算法实现分布、匹配能量最优的控制点筛选,提高了图像配准精度。实验结果表明,本方法对遥感图像匹配同名点少、控制点分布不均匀、图像配准精度低等问题有很大改善,具有较高的应用价值。     

基于改进SIFT的SAR图像与可见光图像配准

针对SAR图像与可见光图像的自动配准问题,提出了一种基于尺度不变特征(SIFT)的SAR与可见光图像配准算法。算法首先对SIFT主方向的检测进行了优化,利用特征点邻域内边缘局部极大值点的梯度方向作为特征点的方向,并以去均值归一化互相关系数为相似性度量进行特征点对匹配,然后通过随机抽样一致性算法(RANSAC)剔除误匹配点对,最后利用剩余的特征点对实现SAR与可见光图像的自动配准。实验结果表明,本算法对不同分辨率图像和不同旋转角度图像具有较好的适用性,在正确匹配点的比率和定位精度方面都优于原始SIFT算法和Harris算法。     

抗旋转和缩放的SAR与可见光图像自动配准算法

针对合成孔径雷达与可见光图像在大角度旋转和大比例缩放情况下的高精度自动配准问题,提出了一种尺度和旋转不变的SAR(Synthetie Aperture Radar)和可见光图像自动配准算法.算法以SIFT(Scale Invariant Feature Transform)算法为基础,首先通过增强Frost滤波和自适应直方图均衡增强SAR和可见光图像的共性,使其显著提高能够提取出足够多的特征点数目,然后再通过特征描述方法、相似性度量方法、点匹配方法、特征点聚类方法和误匹配点剔除方法等方面对原始SIFT方法进行改进,有效地提高其在多源图像、强噪声、复杂成像条件下的特征提取和匹配性能,最后通过最小二乘法和相似变换模型实现SAR和可见光图像的精确配准.试验表明该算法对图像尺度和角度变化具有良好的适用性,在正确匹配点的比率和定位精度方面都优于原始SIFT算法和Harris算法,具有良好的工程应用前景.     

基于仿射变换的机载凝视红外告警器图像配准

提出了一种用于机载凝视红外图像序列的配准算法.分析凝视红外图像的特点,建立二维仿射变换模型描述三维空间.以帧间均方差最小作为评价标准拟合4个最优配准参数,通过参数步长控制配准算法精度.通过实测空中红外小飞机图像序列,证明了该算法配准精度可达到象素级,并可有效屏蔽背景杂波干扰.     

基于传感器几何特性和图像特征的影像配准方法

“天绘一号”卫星是我国第一代传输型立体测绘卫星,搭载有三线阵CCD相机、多光谱相机和2m分辨率全色相机。多光谱相机波段间影像的配准是保证多光谱影像质量和有效应用的前提,在现有配准方法的基础上,文章提出了基于传感器几何特性和图像特征的配准方法来改善影像配准效果。这种方法首先基于相机几何特性对待配准图像进行调整,然后对图像进行局部多点取图,采用尺度不变特征变换（Scale Invariant Feature Transform,SIFT）法提取图像特征并进行初步匹配,利用匹配点领域灰度相关性来进行精匹配和误匹配点的剔除,最后获得图像位移差,进而完成图像配准。实验结果表明,这种方法能够提高多光谱波段间影像的配准成功率,准确率达到95％以上,大幅改善了匹配精度。     

基于频域时域相结合的医学图像配准算法

医学图像配准技术是目前医学图像处理中的研究热点,对于临床诊断和治疗有重要意义。为解决存在平移变换和旋转变换的两幅刚性医学图像的配准问题,结合图像信号傅里叶变换的平移特性和旋转特性,提出了一种基于频域与时域相结合的医学图像配准算法。该算法将旋转调整和平移调整分而治之,首先以图像信号的幅度谱互相关确定旋转参数,再以图像的时域体素互相关确定平移参数。将该算法用于对核医学图像配准及多模态医学图像配准实验,结果表明该算法是一种速度快、精度高、鲁棒性好的医学图像配准方法。     

基于Walsh-Hadamard投影的快速Nonlocal-Means图像去噪

针对Nonlocal-means图像去噪算法计算强度较高的问题,提出了一种投影加速算法.分析了Nonlocal-means算法的计算瓶颈,利用Walsh-Hadamard变换的快速运算和自递归特性,使用一组完备的Walsh-Hadamard 变换将图像块投影到其张成的空间中;利用Walsh-Hadamard投影的能量集中特性和匹配计算过程中的拒绝策略,在Nonlocal-mean,去噪算法的图像块匹配计算中快速丢弃无法匹配的图像块.实验结果表明,该算法获得了较好的加速性能,且去噪效果没有受到影响.     

基于SIFT子图像融合的直角坐标FBP算法

针对合成孔径雷达实测数据成像算法计算数据量大的问题,提出一种基于SIFT子图像融合的直角坐标系下的FBP算法。算法首先在直角坐标系下对SAR子孔径信号进行后向投影成像得到对应的子图像,然后对各子图像进行相位梯度自聚焦实现相位补偿,最后采用基于尺度不变特性变换(SIFT)的SAR图像配准方法对聚焦后的子图像进行融合得到全孔径图像。算法计算量比传统极坐标系下的快速后向投影算法小,并且由于基于SIFT的融合是针对复图像的融合,因此融合后图像的分辨率较传统的融合方法有所提高。机载实测数据的处理结果验证了算法的有效性。     

天基光学传感器动态成像配准方法研究

图像配准是天基光学动态成像处理中的关键技术,在遥感侦察等领域有着重要应用。对星空背景和地球大气背景下天基目标探测中的图像配准问题进行研究。针对星图配准建立了部分平均Hausdorff距离(PMHD),并定义了一种新的相似性匹配测度,利用序贯岭回归估计方法实现快速配准;针对地球大气背景图像配准,通过改进的Harris角点检测亚像素定位提取特征点集,基于PMHD利用粒子群优化(PSO)算法实现图像的精确配准。仿真实验表明:提出的星图配准方法具有实时性和亚象元配准精度,联合PMHD和PSO的大气图像配准具有良好的配准精度和较强的抗噪干扰能力。     

用局部灰度极值方法进行多光谱图像配准算法研究

针对多光谱遥感图像,提出了一种基于局部灰度极值的配准方法:通过在基准图像和待配准图像中同步寻找含有灰度极值的小区域,再用多项式对极值区域进行曲面拟合,最后,分别计算小区域的极值点作为特征点对进行配准。并用真实和模拟多光谱图像进行了试验,结果显示本课题提出的方法具有算法简单和配准精度高的特点。     

基于投影矩阵搜索的相干源DOA估计算法

在强相关或相干信号源环境下，基于子空间分解的高分辨方法无法准确估计信号到达角，而许多传统的解相干方法，如空间平滑法等，会减少阵列的有效孔径，且只适用于具有移不变性的阵列结构。针对相干信源DOA估计问题，提出了一种基于投影矩阵搜索的DOA估计算法。首先根据阵列流型构造噪声子空间的投影矩阵，并将阵列接收信号投影到噪声子空间；然后通过遍历搜索所有可能的投影矩阵获得空间谱，进而得到相干源的DOA估计。该算法能有效进行相干信源DOA估计，与传统的相干源DOA估计方法相比，该算法不会减小阵列的有效孔径，且适用于任意阵列结构，并具有良好的估计精度和超分辨能力，但计算复杂度较高。通过仿真实验，验证了该算法的有效性，比较了该算法与传统算法的性能。     

一种利用PCA的导弹轨迹重建方法

非同时刻成像将大幅恶化立体视觉方法对导弹的轨迹点重建精度和射向估计精度,针对这一问题,该文提出了应用主成分分析(PCA)重建导弹轨迹并且估计导弹射向的方法。论文在同步轨道双星观测条件下推导了将PCA方法应用到导弹轨迹重建及射向估计的原理,论证了目标三维轨迹最小方差投影直线在像面上的投影即为目标成像轨迹的最小方差投影直线,给出了通过求取目标成像轨迹的最小方差投影直线重建导弹发射面和轨迹点的算法。仿真实验表明了该方法可以有效地进行弹道轨迹的三维重建及射向估计,与现有方法相比,PCA方法重建精度更高,相机定标误差在一定范围内时,射向估计误差更小。     

同空间后向投影InSAR成像及干涉相位提取方法

为了提高复杂运动情况干涉合成孔径雷达（InSAR）成像精度,结合时域后向投影方法提出了一种基于同空间后向投影的InSAR成像与相位提取方法,分析后向投影多普勒补偿函数与干涉相位的关系,通过各天线回波投影到相同的成像空间,再构造相位补偿函数进行相干积累成像。仿真和实测数据验证了复杂运动情况下本文方法较传统频域算法获得更好的InSAR成像和干涉相位质量,且该方法还可在成像过程中实现InSAR图像配准、去平地效应的一体化处理,简化了InSAR数据处理。     

基于互相关的多源遥感图像匹配的改进算法

基于互相关的图像匹配算法是图像匹配中最经典的算法之一.本文主要从理论上分析了互相关用于多源图像匹配中可能导致出现误匹配的若干问题,提出了基于负指数的图像变换方法,增强提供精确匹配信息的像素的权重,并针对互相关曲面的特性,定义了新的匹配度量,来选取准确的图像匹配位置.利用星栽光学和星载SAR图像对算法进行了验证,实验表明,改进的算法用于多源图像的粗匹配的性能较原算法有大幅的提升,使得相关匹配算法具有更广的应用范围.     

Lunar lander's three-dimensional translation and yaw rotation motion estimation during a descent phase using optical navigation

Optical navigation for a lunar lander consists of estimating a lander's 3-dimensional (3-D) relative dynamic motion with respect to a preselected landing site using a passive 2-dimensional (2-D) video image sequence. Lunar landing missions require a lander to perform an autonomous accurate landing with simple mechanical structure, easy operation and low cost. These requirements have motivated the need to develop an advanced navigation system. Existing navigation systems trade-off simplicity, accuracy and cost. High accuracy navigation systems typically imply complexity and high cost. In this paper, we consider a scenario where the descending phase starts from an initial altitude of 10 km with a time-of-descent of 100 s. The navigation camera is an off-the-shelf optical instrument used to take the video image sequence of the landing site during the landing phase. It is fed into the motion estimation algorithm to be processed. The continuous wavelet transform (CWT) is used to analyse each image frame of the input digital video image sequence. The output is a 2-D video image motion trajectory map, which represents the projection motion of the landing site. The 2-D video image motion is projected back to the 3-D lander's relative motion based on a geometric analysis. The outputs of this estimation algorithm are the 3-D attitude motion parameters of the lander at a time corresponding to an image being taken. The attitude determination and control system (ADCS) of the lander uses these data to perform the lander's attitude control task. In this article, we provide the motion modelling for a lunar lander during the descending phase. The projection of a 3-D planar to 2-D image plane is analysed which build the correspondence between the 3-D lander's motion and the 2-D image motion. This link provides the evidence for the geometry analysis. CWT is reviewed and CWT for video image sequence analysis is also introduced. Numerical simulation of the estimated 2-D video image sequence under the lander performing a 3-D translation and yaw rotation during the terminal descent are shown to verify the proposed concepts. The analysis of the results show that the proposed method achieves highly accurate 2-D video image motion estimation of less then 1% error with significant savings of cost, mass and volume. It leads to the accurate estimation of the lander's 3-D relative motion with respect to the landing site.     

基于多结构元素的遥感图像去噪及边缘检测方法

边缘检测是遥感图像处理的一个重要方面。利用数学形态学原理，提出了一种基于多结构元素的遥感图像边缘检测方法。首先采用基于视觉模型的边缘阈值得到灰度突变像素点，然后利用几种具有代表性的结构元素对这些像素点进行形态学腐蚀操作以区分真实像点和噪声点，将噪声点去除并通过伪中值滤波填补像素值，最后得到图像边缘。实验结果表明，该算法能够在保持图像边缘细节的前提下，很好地滤除图像中的孤立噪声点，在检测精度和抗噪声性能方面都优于传统的形态学算法。     

基于宽带信号的高精度时差估计算法

时差估计精度直接影响测向精度,传统时差估计算法受到采样时间间隔和解模糊算法的限制,无法进一步提高精度。对于宽带信号,通过时－频关系将时差估计转换为频率估计,继而采用基于时差搜索的离散傅里叶变换算法进行时差估计,其估计精度不受采样时间间隔的限制,能够适应较低信噪比。该算法运算简单,适于工程实现,可以实时进行处理。仿真结果表明,在一定的带宽条件下,该算法能达到较高的测向精度。