一种高分卫星遥感影像镶嵌线提取方法及系统 专利技术说明

计算;推算;计数设备的制造及其应用技术1.本发明涉及图像处理领域，具体涉及一种高分卫星遥感影像镶嵌线提取方法及系统。背景技术：2.随着遥感技术的不断发展，人类的活动范围和研究区域也在不断扩大，对遥感影像的要求也在不断提高，在研究大范围区域的时候，受限于传感器的视场角的原因，一幅正射遥感影像很难完全覆盖研究区的范围，同时卫星拍摄周期较长，天气情况变化不定，卫星一次拍摄难以获得大范围区域的遥感数据，这就需要根据研究区域的大小，选择合适数量的正射遥感影像进行镶嵌，以满足研究需求。而一般采用的镶嵌方法是特征点匹配，这种方法对于一般的图像来说有不错的效果，但是对于遥感影像这种背景复杂、地物信息繁多的图像来说，镶嵌后很容易出现图像间过度不连续以及“鬼影”现象，而且因遥感影像过大，特征点匹配方法往往会导致镶嵌速率比较慢。为此，出现了使用镶嵌线来完成遥感影像镶嵌的方法。目前镶嵌线的自动生成工作成为了当下的研究热点。但目前商业化或研究用的软件在自动生成的镶嵌线方面存在着一定的问题，会出现镶嵌线分割地物导致镶嵌结果错位的情况，使得对镶嵌质量要求高的影像无法直接用于镶嵌，往往需要人工干预修改，之后再用于镶嵌，制约遥感事业的发展。技术实现要素：3.为解决上述问题，本发明提供一种高分卫星遥感影像镶嵌线提取方法及系统，用于避免提取的镶嵌线分割地物导致镶嵌结果错位。4.第一方面，本发明的技术方案提供一种高分卫星遥感影像镶嵌线提取方法，包括步骤：5.提取第一影像s1和第二影像s2上的公共区域，记为影像p；第一影像s1和第二影像s2为两个待镶嵌的高分卫星遥感影像；6.通过预先设置的能量函数，为影像p上的每一个像素分配能量值；7.基于所分配的能量值，为影像p构建能量矩阵e；8.提取能量矩阵e中所有能量之和最小的路径作为镶嵌路径；9.基于所述镶嵌路径，在影像p中描画得到镶嵌线。10.进一步地，所述的能量函数定义如下：[0011][0012]式中：i表示影像p的灰度图像,表示灰度图像i在水平方向上的一阶梯度的模，表示灰度图像i在竖直方向上的一阶梯度的模,()表示灰度图像[0013]i的能量函数。[0014]进一步地，能量矩阵e的行数与影像p在水平方向上的像素的个数相同；能量矩阵e的列数与影像p在竖直方向上的像素的个数相同；[0015]能量矩阵e中每一个元素，分别代表影像p中对应位置上的像素所分配到的能量值。[0016]进一步地，采用动态规划的方法从能量矩阵e中提取所述镶嵌路径。[0017]进一步地，采用动态规划的方法从能量矩阵e中提取所述镶嵌路径，包括：[0018]基于能量矩阵e，构建大小与能量矩阵e相同的能量和矩阵m和路径标记矩阵path，并为路径标记矩阵path和能量和矩阵m的每一个元素赋值；其中，为路径标记矩阵path和能量和矩阵m的每一个元素赋值的方法包括：[0019]当i＝1且j＝1,2,3,…,n时:m(i,j)＝e(i,j),path(i,j)＝0；[0020]当i＝2,3,…,m且j＝1时:m(i,j)＝e(i,j)+m(i-1,j+tmp),path(i,j)＝tmp,[0021]当i＝2,3,…,m且j＝时:m(i,j)＝e(i,j)+m(i-1,j-1+tmp),path(i,j)＝tmp-1,[0022]当i＝2,3,…,m且j≠n且j≠1时,m(i,j)＝e(i,j)+m(i-1,j-1+tmp),path(i,j)＝tmp-1,[0023]其中，e(i,j)表示能量矩阵e中第i行第j列位置处的元素值，m(i-1,j+tmp)表示能量和矩阵m中第i-1行第j+tmp列位置处的元素值,m(i-1,j)和m(i-1,j+1)依次表示能量和矩阵m中第i-1行第j列以及第i-1行第j+1列位置处的元素值，m(i-1,j-1+tmp)表示能量和矩阵m中第i-1行第j-1+tmp列位置处的元素值,m(i-1,j-1)表示能量和矩阵m中第i-1行第j-1列位置处的元素值,path(i,j)表示路径标记矩阵path中第i行第j列位置处的元素值；m取值为影像p在水平方向上的像素个数,n取值为影像p在竖直方向上的像素个数；[0024]采用动态规划法，以能量和矩阵m中最后一行元素中数值最小的元素所在的行和列为第一个目标位置，从能量和矩阵m的倒数第二行开始往上逐行选取目标位置；[0025]选取的各目标位置按其选取顺序构成所述镶嵌路径。[0026]第二方面，本发明提供一种高分卫星遥感影像镶嵌线提取系统，包括：[0027]提取单元，用于提取第一影像s1和第二影像s2上的公共区域，记为影像p；第一影像s1和第二影像s2为两个待镶嵌的高分卫星遥感影像；[0028]能量值分配单元，用于通过预先设置的能量函数，为影像p上的每一个像素分配能量值；[0029]矩阵构建单元，用于基于所分配的能量值，为影像p构建能量矩阵e；[0030]镶嵌路径提取单元，用于提取能量矩阵e中所有能量之和最小的路径作为镶嵌路径；[0031]镶嵌线提取单元，用于基于所述镶嵌路径，在影像p中描画得到镶嵌线。[0032]进一步地，所述的能量函数定义如下：[0033][0034]式中：i表示影像p的灰度图像,表示灰度图像i在水平方向上的一阶梯度的模，表示灰度图像i在竖直方向上的一阶梯度的模,()表示灰度图像i的能量函数。[0035]进一步地，所述能量矩阵e的行数与影像p在水平方向上的像素的个数相同；能量矩阵e的列数与影像p在竖直方向上的像素的个数相同；能量矩阵e中每一个元素，分别代表影像p中对应位置上的像素所分配到的能量值。[0036]进一步地，采用动态规划的方法从能量矩阵e中提取所述镶嵌路径。[0037]进一步地，所述采用动态规划的方法从能量矩阵e中提取所述镶嵌路径，包括：[0038]基于能量矩阵e，构建大小与能量矩阵e相同的能量和矩阵m和路径标记矩阵path，并为路径标记矩阵path和能量和矩阵m的每一个元素赋值；其中，为路径标记矩阵path和能量和矩阵m的每一个元素赋值的方法包括：[0039]当i＝1且j＝1,2,3,…,n时:m(i,j)＝e(i,j),path(i,j)＝0；[0040]当i＝2,3,…,m且j＝1时:m(i,j)＝e(i,j)+m(i-1,j+tmp),path(i,j)＝tmp,[0041]当i＝2,3,…,m且j＝时:m(i,j)＝e(i,j)+m(i-1,j-1+tmp),path(i,j)＝tmp-1,[0042]当i＝2,3,…,m且j≠n且j≠1时,m(i,j)＝e(i,j)+m(i-1,j-1+tmp),path(i,j)＝tmp-1,[0043]其中，e(i,j)表示能量矩阵e中第i行第j列位置处的元素值，m(i-1,j+tmp)表示能量和矩阵m中第i-1行第j+tmp列位置处的元素值,m(i-1,j)和m(i-1,j+1)依次表示能量和矩阵m中第i-1行第j列以及第i-1行第j+1列位置处的元素值，m(i-1,j-1+tmp)表示能量和矩阵m中第i-1行第j-1+tmp列位置处的元素值,m(i-1,j-1)表示能量和矩阵m中第i-1行第j-1列位置处的元素值,path(i,j)表示路径标记矩阵path中第i行第j列位置处的元素值；m取值为影像p在水平方向上的像素个数,n取值为影像p在竖直方向上的像素个数；[0044]采用动态规划法，以能量和矩阵m中最后一行元素中数值最小的元素所在的行和列为第一个目标位置，从能量和矩阵m的倒数第二行开始往上逐行选取目标位置；[0045]选取的各目标位置按其选取顺序构成所述镶嵌路径。[0046]本发明提供的高分卫星遥感影像镶嵌线提取方法，相对于现有技术，具有以下有益效果：[0047]本发明提取的镶嵌线可避免穿过地物，无需要人工干预修改，可直接用于镶嵌，一定程度上有助于提高后续镶嵌速度和镶嵌质量，可广泛应用于镶嵌质量要求高的遥感影像的镶嵌，比如可广泛应用于高分辨率遥感影像地图制作。[0048]此外，本发明设计原理可靠，结构简单，具有非常广泛的应用前景。附图说明[0049]为了更清楚的说明本技术实施例或现有技术的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。[0050]图1是本发明一个实施例的方法的示意性流程图。[0051]图2是本发明一个实施例的系统的示意性框图。具体实施方式[0052]为了使本技术领域的人员更好地理解本技术方案，下面结合附图和具体实施方式对本技术作进一步的详细说明。显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。[0053]本发明的思路是在图像中找到一条与周围像素融合不明显的路径作为镶嵌线，以降低镶嵌线对最终镶嵌结果产生的影响。[0054]图1是本发明一个实施例的方法的示意性流程图。[0055]如图1所示，该方法100包括：[0056]步骤110，提取第一影像s1和第二影像s2上的公共区域，记为影像p；[0057]步骤120，通过预先设置的能量函数，为影像p上的每一个像素分配能量值；[0058]步骤130，基于所分配的能量值，为影像p构建能量矩阵e；[0059]步骤140，提取能量矩阵e中所有能量之和最小的路径作为镶嵌路径；[0060]步骤150，基于所述镶嵌路径，在影像p中描画得到镶嵌线。[0061]其中，第一影像s1和第二影像s2为两个待镶嵌的高分卫星遥感影像。[0062]作为本发明的一个示意性实施例，上述两个待镶嵌的高分卫星遥感影像的获取方法可以是：[0063]从预设高分卫星获取第一影像s1对应的全色和多光谱影像，以及获取第二影像s2对应的全色和多光谱影像；第一影像s1与第二影像s2具有重叠区域(即公共区域)；[0064]采用envi，对第一影像s1的全色和多光谱影像进行融合得到第一融合影像，以及对第二影像s2的全色和多光谱影像进行融合得到第二融合影像；[0065]对第一融合影像进行正射校正操作，得到上述第一影像s1；对第二融合影像进行正射校正操作，得到上述第二影像s2。[0066]需要说明的是，具体实现时，上述第一影像s1和第二影像s2的来源可根据实际情况确定。[0067]作为优选，所述的能量函数定义如下：[0068][0069]式中：i表示影像p的灰度图像,表示灰度图像i在水平方向上的一阶梯度的模，表示灰度图像i在竖直方向上的一阶梯度的模,()表示灰度图像i的能量函数。[0070]基于上述能量函数，影像p上的每一个像素分配到的能量值，即为影像p上每一个像素在上述灰度图像i中对应的像素在水平和竖直方向上的一阶梯度值之和。[0071]具体实现时，可采用sobel梯度算子，也可采用其他现有技术计算灰度图i的像素梯度的模。[0072]作为优选，能量矩阵e的行数与影像p在水平方向上的像素的个数相同；能量矩阵e的列数与影像p在竖直方向上的像素的个数相同；能量矩阵e中每一个元素，分别代表影像p中对应位置上的像素所分配到的能量值。[0073]作为优选，采用动态规划的方法从能量矩阵e中提取所述镶嵌路径。[0074]作为优选，采用动态规划的方法从能量矩阵e中提取所述镶嵌路径，包括：[0075]步骤一、基于能量矩阵e，构建大小与能量矩阵e相同的能量和矩阵m和路径标记矩阵path，并为路径标记矩阵path和能量和矩阵m的每一个元素赋值；其中，为路径标记矩阵path和能量和矩阵m的每一个元素赋值的方法包括：[0076]当i＝1且j＝1,2,3,…,n时:m(i,j)＝e(i,j),path(i,j)＝0；[0077]当i＝2,3,…,m且j＝1时:m(i,j)＝e(i,j)+m(i-1,j+tmp),path(i,j)＝tmp,[0078]当i＝2,3,…,m且j＝时:m(i,j)＝e(i,j)+m(i-1,j-1+tmp),path(i,j)＝tmp-1,[0079]当i＝2,3,…,m且j≠n且j≠1时,m(i,j)＝e(i,j)+m(i-1,j-1+tmp),path(i,j)＝tmp-1,[0080]其中，e(i,j)表示能量矩阵e中第i行第j列位置处的元素值，m(i-1,j+tmp)表示能量和矩阵m中第i-1行第j+tmp列位置处的元素值,m(i-1,j)和m(i-1,j+1)依次表示能量和矩阵m中第i-1行第j列以及第i-1行第j+1列位置处的元素值，m(i-1,j-1+tmp)表示能量和矩阵m中第i-1行第j-1+tmp列位置处的元素值,m(i-1,j-1)表示能量和矩阵m中第i-1行第j-1列位置处的元素值,path(i,j)表示路径标记矩阵path中第i行第j列位置处的元素值；m取值为影像p在水平方向上的像素个数,n取值为影像p在竖直方向上的像素个数；[0081]步骤二、采用动态规划法，以能量和矩阵m中最后一行元素中数值最小的元素所在的行和列为第一个目标位置，从能量和矩阵m的倒数第二行开始往上逐行选取目标位置；[0082]步骤三、选取的各目标位置按其选取顺序构成所述镶嵌路径。[0083]以下代码为上述步骤一至步骤三的一个具体实施例：[0084]％构建矩阵m和路径标记矩阵path，矩阵m和路径标记矩阵path的大小均为m×n，m的大小等于影像p的宽(即影像p在水平方向上的像素个数),n的大小等于影像p的高(即影像p在竖直方向上的像素个数)；定义变量tmp[0085][0086][0087][0088]如图2所示，本发明提供的系统200，包括：[0089]提取单元201，用于提取第一影像s1和第二影像s2上的公共区域，记为影像p；第一影像s1和第二影像s2为两个待镶嵌的高分卫星遥感影像；[0090]能量值分配单元202，用于通过预先设置的能量函数，为影像p上的每一个像素分配能量值；[0091]矩阵构建单元203，用于基于所分配的能量值，为影像p构建能量矩阵e；[0092]镶嵌路径提取单元204，用于提取能量矩阵e中所有能量之和最小的路径作为镶嵌路径；[0093]镶嵌线提取单元205，用于基于所述镶嵌路径，在影像p中描画得到镶嵌线。[0094]作为本发明的一个示意性实施例，所述的能量函数定义如下：[0095][0096]式中：i表示影像p的灰度图像,表示灰度图像i在水平方向上的一阶梯度的模，表示灰度图像i在竖直方向上的一阶梯度的模,()表示灰度图像i的能量函数。[0097]作为本发明的一个示意性实施例，所述能量矩阵e的行数与影像p在水平方向上的像素的个数相同；能量矩阵e的列数与影像p在竖直方向上的像素的个数相同；能量矩阵e中每一个元素，分别代表影像p中对应位置上的像素所分配到的能量值。[0098]作为本发明的一个示意性实施例，采用动态规划的方法从能量矩阵e中提取所述镶嵌路径。[0099]作为优选，所述采用动态规划的方法从能量矩阵e中提取所述镶嵌路径，包括：[0100]基于能量矩阵e，构建大小与能量矩阵e相同的能量和矩阵m和路径标记矩阵path，并为路径标记矩阵path和能量和矩阵m的每一个元素赋值；其中，为路径标记矩阵path和能量和矩阵m的每一个元素赋值的方法包括：[0101]当i＝1且j＝1,2,3,…,n时:m(i,j)＝e(i,j),path(i,j)＝0；[0102]当i＝2,3,…,m且j＝1时:m(i,j)＝e(i,j)+m(i-1,j+tmp),path(i,j)＝tmp,[0103]当i＝2,3,…,m且j＝时:m(i,j)＝e(i,j)+m(i-1,j-1+tmp),path(i,j)＝tmp-1,[0104]当i＝2,3,…,m且j≠n且j≠1时,m(i,j)＝e(i,j)+m(i-1,j-1+tmp),path(i,j)＝tmp-1,[0105]其中，e(i,j)表示能量矩阵e中第i行第j列位置处的元素值，m(i-1,j+tmp)表示能量和矩阵m中第i-1行第j+tmp列位置处的元素值,m(i-1,j)和m(i-1,j+1)依次表示能量和矩阵m中第i-1行第j列以及第i-1行第j+1列位置处的元素值，m(i-1,j-1+tmp)表示能量和矩阵m中第i-1行第j-1+tmp列位置处的元素值,m(i-1,j-1)表示能量和矩阵m中第i-1行第j-1列位置处的元素值,path(i,j)表示路径标记矩阵path中第i行第j列位置处的元素值；m取值为影像p在水平方向上的像素个数,n取值为影像p在竖直方向上的像素个数；[0106]采用动态规划法，以能量和矩阵m中最后一行元素中数值最小的元素所在的行和列为第一个目标位置，从能量和矩阵m的倒数第二行开始往上逐行选取目标位置；[0107]选取的各目标位置按其选取顺序构成所述镶嵌路径。[0108]本说明书中各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。[0109]尽管通过参考附图并结合优选实施例的方式对本发明进行了详细描述，但本发明并不限于此。在不脱离本发明的精神和实质的前提下，本领域普通技术人员可以对本发明的实施例进行各种等效的修改或替换，而这些修改或替换都应在本发明的涵盖范围内/任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。









图片声明：本站部分配图来自人工智能系统AI生成,觅知网授权图片,PxHere摄影无版权图库。本站只作为美观性配图使用,无任何非法侵犯第三方意图,一切解释权归图片著作权方,本站不承担任何责任。如有恶意碰瓷者,必当奉陪到底严惩不贷!




内容声明：本文中引用的各种信息及资料（包括但不限于文字、数据、图表及超链接等）均来源于该信息及资料的相关主体（包括但不限于公司、媒体、协会等机构）的官方网站或公开发表的信息。部分内容参考包括:(百度百科,百度知道,头条百科,中国民法典,刑法,牛津词典,新华词典,汉语词典,国家院校,科普平台)等数据,内容仅供参考使用,不准确地方联系删除处理！本站为非盈利性质站点,发布内容不收取任何费用也不接任何广告!




免责声明：我们致力于保护作者版权，注重分享，被刊用文章因无法核实真实出处，未能及时与作者取得联系，或有版权异议的，请联系管理员，我们会立即处理，本文部分文字与图片资源来自于网络，部分文章是来自自研大数据AI进行生成,内容摘自(百度百科,百度知道,头条百科,中国民法典,刑法,牛津词典,新华词典,汉语词典,国家院校,科普平台)等数据,内容仅供学习参考,不准确地方联系删除处理!的,若有来源标注错误或侵犯了您的合法权益，请立即通知我们，情况属实，我们会第一时间予以删除，并同时向您表示歉意,谢谢!