基于控制线方法的机载SAR和可见光图像匹配应用研究

doi:10.7527/S1000-6893.2013.0309

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基于控制线方法的机载SAR和可见光图像匹配应用研究

刘中杰^1,2, 曹云峰³, 庄丽葵³, 丁萌⁴

1. 南京航空航天大学自动化学院, 江苏南京 210016;
2. 空军驻京昌地区军事代表室, 北京 100041;
3. 南京航空航天大学高新技术研究院, 江苏南京 210016;
4. 南京航空航天大学民航学院, 江苏南京 210016

收稿日期:2013-03-29 修回日期:2013-06-17 出版日期:2013-09-25 发布日期:2013-06-20
通讯作者: 曹云峰,Tel.:025-84890902 E-mail:cyfac@nuaa.edu.cn E-mail:cyfac@nuaa.edu.cn
作者简介:刘中杰男, 博士研究生。主要研究方向: 无人机飞行控制与导航、图像处理。Tel: 010-58871169 E-mail: liuzhongjie1123@163.com;曹云峰男, 硕士, 教授, 博士生导师。主要研究方向: 无人机飞行控制与导航、微型飞行器飞行控制、计算机视觉、控制系统数字化设计。Tel: 025-84890902 E-mail: cyfac@nuaa.edu.cn;庄丽葵女, 讲师。主要研究方向: 无人机飞行控制。Tel: 025-84890902 E-mail: lkzhuang@nuaa.edu.cn;丁萌男, 博士, 副教授。主要研究方向: 计算机视觉。Tel: 025-52119071 E-mail: nuaa_dm@hotmail.com
基金资助:
国家自然科学基金(61203170);航空科学基金(20110752005);江苏省普通高校研究生科研创新计划;中央高校基本科研业务费专项资金(CXLX12_0160);中国博士后基金特别资助(2013T60539)

Applied Research on Airborne SAR and Optical Image Registration Based on Control Line Method

LIU Zhongjie^1,2, CAO Yunfeng³, ZHUANG Likui³, DING Meng⁴

1. College of Automation Engineering, Nanjing University of Aeronautics and Astronautics, Nanjing 210016, China;
2. Air Force Military Representative Office in Jingchang District, Beijing 100041, China;
3. Academy of Frontier Science, Nanjing University of Aeronautics and Astronautics, Nanjing 210016, China;
4. College of Civil Aviation, Nanjing University of Aeronautics and Astronautics, Nanjing 210016, China

Received:2013-03-29 Revised:2013-06-17 Online:2013-09-25 Published:2013-06-20
Supported by:
National Natural Science Foundation of China (61203170);Aeronautical Science Foundation of China (20110752005);Funding of Jiangsu Innovation Program for Graduate Education;Fundamental Research Funds for the Central Universities (CXLX12_0160);Special Foundation of China Postdoctoral Science (2013T60539)

摘要/Abstract

摘要：

根据无人机(UAV)景象匹配导航的现实需求,对具有典型人造场景的机载合成孔径雷达(SAR)图像与可见光图像,提出一种基于直线特征的SAR图像与可见光图像配准方法。首先,利用改进的直线段检测(LSD)方法提取图像直线特征;其次,构造控制线并设计了一种基于控制线的图像配准方法;最后,依据仿射变换模型实现了待配准图像的精确自动配准。实验表明,在SAR和可见光图像存在较大灰度差异、旋转和平移的情况下,该算法仍能精确配准图像,且运算时间大幅减少,能够满足一些实时性较强的应用。

关键词: 图像配准, 直线特征, 机载SAR图像, 机载可见光图像, 仿射变换

Abstract:

According to the realistic needs of the unmanned aerial vehicle (UAV) scene matching navigation, image registration method is proposed, based on linear features of the airborne synthetic aperture radar (SAR) and optical images containing typical man-made objects. Firstly, improved line segment detection (LSD) method is proposed to extract linear features of the image; Secondly, we construct the control lines and design an image registration method. Finally, precise automatic image registration is achieved based on the affine transformation model. The experimental results show that the proposed method has high registration accuracy for the SAR image and optical image, which is different in intensive, rotation and translation. The computation time is substantially reduced, and it is possible to meet some of the real-time applications.

Key words: image registration, linear features, airborne SAR image, airborne optical image, affine transformation

中图分类号:

V249
TP751

刘中杰, 曹云峰, 庄丽葵, 丁萌. 基于控制线方法的机载SAR和可见光图像匹配应用研究[J]. 航空学报, 2013, 34(9): 2194-2201.

LIU Zhongjie, CAO Yunfeng, ZHUANG Likui, DING Meng. Applied Research on Airborne SAR and Optical Image Registration Based on Control Line Method[J]. ACTA AERONAUTICAET ASTRONAUTICA SINICA, 2013, 34(9): 2194-2201.

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