基于图像匹配的CBERS-02B卫星HR相机图像拼接方法

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1、第24卷第3期遥感技术与应用Z．24No．32009年6月REM0TESENSINGTECHN0L0GYANDAPPIICATIONJUn．2009基于图像匹配的CBERS-02B卫星HR相机图像拼接方法李世威。，刘团结，王宏琦。(1．中国科学院空间信息处理与应用系统技术重点实验室，北京100190；2．中国科学院电子学研究所，北京100190；3．中国科学院研究生院，北京100039)摘要：中巴地球资源卫星(CBERS)02B星HR相机所获得的高分辨率遥感图像，是由3片TDICCD影像组成，由于TDICCD空间结构关系，导致3片TDICCD的原始影像间存在偏

2、移现象。为此，在充分考虑TDICCD图像的空间几何特征和图像像元间相关性的基础上，利用基于灰度的匹配算法，并结合TDICCD成像原理的特点，提出了一种新的高分辨率遥感CBERS一02B星HR相机的影像拼接方法，整景拼接精度达到亚像元级。关键词：TDICCD；图像匹配；图像拼接中图分类号：TP75文献标志码：A文章编号：1004—0323(2009)03—0374—05引言渡自然，并根据卫星相机系统参数，准确地将3片TDICCD所成影像拼接为完整高分辨率遥感影像输中巴地球资源卫星(CBERS)02B星于2007年出。此过程经过了真实数据的检验验证，拼接效果9月发

3、射成功，此卫星所搭载的成像系统为由达到了亚像元级别。TDICCD作为探测器的相机]，焦面由3片TDIC—2多TDICCD成像带来的问题及现象CD构成，利用视场拼接将3片TDICCD连成一行12288个有效像元长度的阵列，每片的有效感光像3片TDICCD成品字形构造(如图1)，横向重元为4096个像元。叠20像元，纵向偏差26mm，像元尺寸10m，纵向TDICCD成像主要优点是：采用多级延时积分错位2600像元，称为设计标称值。水平方向上，卫方法增加器件的灵敏度，信噪比随TDI级数增加而星受姿态稳定度和偏航控制误差影响；垂直方向上，增加，使它具有高灵敏度，而不影

4、响分辨率。TDIC—受卫星姿态变化及高程变化的影响，都会产生一定CD比线阵CCD信噪比提高~／M倍，M是TDI的级动态偏移。这样导致3片TDICCD影像间的重叠数，M有l2～96分档可以选择。航天遥感器利用像元数是动态变化的，而CCD之间的重叠像元数是TDICCD的多级积分的优点，便可以通过减小影响产品拼接效果的最主要因素。如何准确地计算TDICCD的积分时间，提高遥感影像的分辨率。重叠像元数是拼接的关键。由于3片TDICCD间的空问结构导致其影像CCD2问存在一定的水平和垂直偏移，这个偏移和设计标称值是有一定误差范围的，对拼接处理过程有一定影响。CCD1CC

5、D3本文根据图像的重叠区域关系，采用基于灰度相关的匹配算法，准确计算各片TDICCD之间的偏图1相机构造图Fig．1Camerastructure移关系，再将重叠区域进行线性羽化，使重叠区域过收稿日期：2008—12-08；修订日期：2009—04—02基金项目：国家自然科学基金(40871209)资助。作者简介：李世威(1983)男，硕士研究生，主要从事遥感图像的匹配拼接研究。E—mail：lishiwei．career@yahoo．COm．crl。376遥感技术与应用第24卷的像元以一定大小窗口的灰度阵列按某种或几种相归一化互相关是一种典型的基于灰度相关的

6、算似性度量顺次进行搜索匹配的方法。这类算法的性法，具有不受比例因子误差的影响和抗白噪声能主要取决于相似性度量及搜索策略的选择上。干扰能力强等优点，它使用的相似性度量定义如下：，”∑∑(x一)(y(，6)一_y)R(n，6)一—-==二二==i==1二j二==l==二===一—_====二二=======二======√i一1，=1(X一√Yi=1一1(y，一_y)其中：X代表模板图像，y代表待匹配图像，通过比样通过每景22组的图像匹配，既保证可以准确计算较待匹配图像和模板图像在各个位置的相关系数，图像间动态偏移值，又可以有效避免局部位置不可相关系数最大的点就是

7、最佳匹配位置，进而，由最佳匹配的问题。在计算过程中如果地面高程的变化较匹配位置确定相邻TDICCD图像间的水平和垂直大，CCD影像间垂直偏移值可能会大于2个像元，拼偏移关系。利用归一化互相关算法进行图像匹配(开始：时，可靠性是核心问题。互相关系数接近于1时，图像严格匹配，但判断可靠程度取决于相关系数阈值I的确定，由于重叠区域是同一地物成像，相关度很数据准备高，经大量不同地物特征下的试验，阈值取一0．90』是合适的。此外，模板大小要折衷考虑匹配的速度匹配拼接和可靠性，而考虑到水平重叠像元数可能为几个像l元，故模板宽度要小，取3个像元，鲁棒性要求通过数据输}n长度

8、取值来满足，取200个像元。对于模板数