基于SIFT算法的機(jī)載SAR影像匹配研究.pdf

1、由于SAR影像特殊的成像機(jī)理，導(dǎo)致SAR影像匹配的成功率、正確率、精度及匹配效率較低，SAR影像匹配成為SAR影像應(yīng)用的技術(shù)難點(diǎn)之一。本文針對(duì)機(jī)載SAR影像特殊的成像特點(diǎn)，以機(jī)載SAR影像匹配算法流程為主線，對(duì)機(jī)載SAR影像SIFT匹配算法進(jìn)行研究，并引入了基于2D單應(yīng)變換的RANSAC剔除誤匹配點(diǎn)對(duì)算法及基于物方約束的匹配點(diǎn)預(yù)測(cè)算法，對(duì)SIFT匹配算法進(jìn)行改進(jìn)、總結(jié);論文重點(diǎn)研究了SIFT匹配算法，并提出了兩種改進(jìn)SIFT匹配算法的方

2、法，第一種是SIFT和粗差剔除算法相結(jié)合的匹配方法;第二種是基于物方約束的SIFT匹配方法。前者是利用SIFT算法提取特征穩(wěn)定的同名點(diǎn)對(duì)，并結(jié)合基于2D單應(yīng)變換的RANSAC算法剔除SIFT誤匹配點(diǎn)對(duì)，以提高匹配點(diǎn)對(duì)的精度。而后者對(duì)前者進(jìn)一步改進(jìn)，基于物方約束的SIFT匹配方法是針對(duì)機(jī)載SAR影像特殊的成像特點(diǎn)和幾何特點(diǎn)，將機(jī)載SAR影像的幾何約束加入到SIFT算法匹配中，提高SIFT匹配點(diǎn)對(duì)的準(zhǔn)確率、精度及效率。
　　 首先，

3、以機(jī)載SAR影像匹配SIFT算法匹配流程為基礎(chǔ)，通過機(jī)載SAR影像SIFT匹配實(shí)驗(yàn)，從選取的機(jī)載SAR影像中三組不同地物類別的代表區(qū)域角度來分析，驗(yàn)證了SIFT算法能夠較準(zhǔn)確地匹配到穩(wěn)定的特征，具有一定的魯棒性。然后，在機(jī)載SAR影像匹配算法流程分析基礎(chǔ)上，通過編程，對(duì)選取的機(jī)載SAR影像中三組不同地物類別的代表區(qū)域分別進(jìn)行了SIFT和粗差剔除算法相結(jié)合的匹配實(shí)驗(yàn)和基于物方約束的SIFT匹配實(shí)驗(yàn)，并對(duì)匹配點(diǎn)對(duì)結(jié)果精度進(jìn)行了分析和評(píng)價(jià)。<

4、br>　　 本文研究的內(nèi)容和創(chuàng)新點(diǎn)如下:
　　 (1)本文分別采用了三種不同地物類別的機(jī)載SAR數(shù)據(jù)做實(shí)驗(yàn)，在含有人工建筑物、含有自然植被及紋理信息缺乏的機(jī)載SAR影像中，從不同角度說明SIFT算法可有效地提取穩(wěn)定的匹配點(diǎn)對(duì)，其正確率高，即使是在紋理信息缺乏的區(qū)域，便于在實(shí)際中實(shí)現(xiàn)整景SAR影像間重疊區(qū)域的匹配。
　　 (2)引入了2D單應(yīng)變換以作為RANSAC算法剔除SIFT誤匹配點(diǎn)對(duì)的模型，提出了利用RANSAC算

5、法剔除SIFT誤匹配點(diǎn)對(duì)，在基于2D單應(yīng)變換的RANSAC算法機(jī)載SAR影像誤匹配剔除實(shí)驗(yàn)中，通過對(duì)匹配點(diǎn)對(duì)數(shù)據(jù)的分析，驗(yàn)證了該方法可以有效地剔除SIFT誤匹配點(diǎn)對(duì)，進(jìn)而提高了SIFT匹配點(diǎn)對(duì)的準(zhǔn)確率和精度。
　　 (3)分析了合成孔徑雷達(dá)的成像機(jī)理、影像特點(diǎn)和構(gòu)像模型，闡明了SAR影像匹配必須考慮到其自身影像特點(diǎn)。針對(duì)機(jī)載SAR影像特殊的成像特點(diǎn)，提出了以R-D模型為基礎(chǔ)，POS與DEM數(shù)據(jù)相結(jié)合輔助像點(diǎn)定位，將機(jī)載SAR影像

6、的幾何約束加入到SIFT算法匹配中，利用物方約束來預(yù)測(cè)待匹配SAR影像的匹配點(diǎn)，建立以預(yù)測(cè)匹配點(diǎn)為中心的匹配搜索窗口，利用SIFT算法在此約束范圍內(nèi)進(jìn)行匹配。
　　 (4)基于物方幾何約束的SIFT匹配實(shí)驗(yàn)，與利用SIFT和粗差剔除相結(jié)合的匹配算法相比，大大減少了誤匹配點(diǎn)對(duì)，進(jìn)一步提高了匹配點(diǎn)對(duì)的準(zhǔn)確率和精度;基于物方幾何約束的SIFT匹配并且約束了待匹配SAR影像的搜索匹配范圍，進(jìn)而提高了匹配效率?；谖锓綆缀渭s束的SIFT匹