專利名稱：一種遙感影像鑲嵌中的拼接縫消除方法
技術領域：
本發明屬于遙感影像鑲嵌技術領域，涉及一種基于相鄰影像重疊區域亮度值之差的拼接縫消除方法。
背景技術：
遙感影像鑲嵌是遙感技術應用的重要內容之一，特別是對于較大范圍的衛星遙感和區域性航空遙感而言，往往需要多幅影像進行鑲嵌；由于在拼接縫處兩幅影像上的即使是很細微的灰度差別都會導致明顯的拼接縫，在實際的成像過程中，被拼接影像在拼接邊界附近灰度(或顏色)的細微差別幾乎是難以避免的，地面環境的微小變化、成像角度的不同都可能造成這種灰度(或顏色)上的差異，這種差異導致了拼接縫十分突出，既不利于人眼觀察，也影響了對地物影像及專業信息的分析與識別的效果，因此，在影像鑲嵌過程中，需要一種技術能夠修正鑲嵌影像在拼接縫處的灰度(顏色)。
目前主要的拼接縫消除方法有基于小波變換的、基于重疊影像的以及強制改正的拼接縫消除方法；小波變換方法理論嚴密但是實現困難，而且無法對彩色圖像進行處理；基于重疊影像的方法算法簡單但是對于幾何鑲嵌的精度要求在一個像元以內，否則無法達到理想的效果；拼接縫消除的強制改正方法不易確定強制改正的寬度而且當拼接縫兩側的地物差別很大時會導致地物屬性的變化。
發明內容
本發明的目的在于提供一種算法簡單、實現容易的基于相鄰影像重疊區域亮度值之差的遙感影像鑲嵌中的拼接縫消除方法。
本發明提供的技術方案是遙感影像鑲嵌中的拼接縫消除方法，包括以下步驟一、根據用于鑲嵌的兩幅影像的大地坐標確定它們各自影像上的重疊區域；二、任選兩幅影像中的一幅作為基準影像；三、分別提取兩幅影像上重疊區域內的像素的亮度值，得到基準影像重疊區域像素亮度值g(x，y)，待處理影像重疊區域像素亮度值為f1(x，y)；四、求得兩幅影像重疊區域上對應像素點之間的亮度差值V(x，y)＝g(x，y)-f1(x，y)；五、由接邊方向確定重疊區域的寬度或高度Sum及重疊區域的起始坐標X；
六、根據Sum及X對亮度差值V(x，y)進行加權平均處理，將得到的結果與待處理影像對應像素的亮度值相加消除拼接縫。
在對整體色調差異明顯的兩幅影像進行拼接縫消除處理時，在上述步驟一之前可先對兩幅影像進行整體色調調整。色調調整可采用已有技術的方法如《遙感圖像應用處理與分析》(清華大學出版社，2004)一書中提到的方差均值法；本發明推薦使用下述的基于影像重疊區域的色調調整法A.從基準影像上獲取基準影像和處理影像重疊部分的亮度值；處理步驟如下I、依據基準影像以及待處理影像的大地坐標確定基準影像中與待處理影像有重疊的區域；II、取出基準影像中由步驟A、I所得到的區域內的像素的亮度值g(x，y)；B.統計重疊區域上待處理影像亮度值與步驟A獲得的亮度值的差值分布情況，對統計結果直方圖作平滑處理，得到直方圖最大峰值處對應的差值diff；處理步驟如下I、依據基準影像以及待處理影像的大地坐標確定待處理影像與基準影像重疊的區域；II、取出待處理影像中由步驟B、I所得到的區域內的像素的亮度值f(x，y)；III、統計亮度差值g(x，y)-f(x，y)的直方圖分布情況S[i]；IV、平滑亮度差值直方圖S[i]S[min]＝(S[min]+S[min+1])/2S[n]＝(S[n-1]+S[n]+S[n+1])/3S[max]＝(S[max]+S[max-1])/2其中，min為最小亮度差值，max為最大亮度差值，n取min和max之間的值，即min＜n＜max；V、記錄S[i]最大時的亮度差值diff；C.統計待處理影像重疊區域上亮度值差值等于diff的像素點亮度值的分布情況，對統計結果直方圖作平滑處理，得到直方圖最大峰值處對應的亮度值Pos處理步驟如下I、統計待處理圖像上重疊區域內當亮度差值g(x，y)-f(x，y)＝diff時f(x，y)的亮度直方圖分布情況F[j]；II、以步驟B、IV所用的方法對直方圖F[j]進行平滑處理，并記錄平滑后F[j]最大時的亮度值PosD.將待處理影像T(x，y)做整體色調上的調整T(x，y)＜Pos時T(x，y)＝T(x，y)*(Pos+diFF)/PosT(x，y)＞Pos時T(x，y)＝[T(x，y)-Pos]*[255-(Pos+diff)]/(255-Pos)+(Pos+diff)；式中x為影像中像素點的橫坐標值，取值為1、2、3、……、m；其中m為此影像的水平方向上的像素個數；y為影像中像素點的縱坐標值，取值為1、2、3、……、n；其中n為此影像的垂直方向上的像素個數；T(x，y)為此影像中位置在(x，y)上的像素的亮度值。
當被處理影像為彩色影像時，在上述步驟一之前(對于采用色調調整的，在色調調整之前)可先進行以下處理根據RGB色空間到HIS雙圓錐模型色空間的轉換方法，將基準影像及待處理影像各像素點的RGB值轉換為HSI值；提出各像素點的經過RGB到HIS變換后得到的HIS的I分量值作為亮度值。
本發明對可鑲嵌遙感影像進行操作，可以消除相鄰影像之間的拼接縫。本發明對相鄰影像重疊區域各像素亮度差值進行加權平均處理消除拼接縫，降低了算法的復雜度，算法簡單、實現容易，提高了實用性。
附圖為本發明的流程示意圖。
具體實施例方式參見附圖，本發明包括以下步驟一、RGB-HIS變換根據色度學知識可知，人眼對亮度感覺較為敏感，同時，由于遙感影像色調上的差異主要是因光照不均造成，色相上的差別并不明顯，為此將所有影像由RGB顏色空間轉換到HIS色度空間進行處理；其公式為θ=arccos{12[(R-G)+(R-B)][(R-G)2+(R-B)(G-B)]1/2}]]>
S=1-3(R+G+B)[min(R,G,B)]]]>I=13(R+B+G)]]>式中R為彩色影像每個像素的紅色分量值；G為彩色影像每個像素的綠色分量值；B為彩色影像每個像素的藍色分量值二、獲取影像重疊區域亮度值I、根據待處理影像的坐標信息，取出基準影像中和其有重疊部分的區域；II、將基準影像與待處理影像重疊區域內的像素的亮度值取出；三、整體色調調整I、建立一個和待處理影像相同大小的二維矩陣B(x，y)，將矩陣中對應于待處理影像重疊區域的部分標記；II、在標記了的影像重疊區域內，當前影像亮度值表示為f(x，y)，步驟二中獲得的亮度值可表示為g(x，y)；III、統計重疊區域內亮度差值g(x，y)-f(x，y)的直方圖分布情況S[i]，S[i]可以通過對重疊區域內的像素點遍歷得到S[i]＝S[i]+1(i＝g(x，y)-f(x，y))式中x，y為重疊區域像素點的行列號IV、平滑亮度差值直方圖S[i]S[min]＝(S[min]+S[min+1])/2S[n]＝(S[n-1]+S[n]+S[n+1])/3S[max]＝(S[max]+S[max-1])/2其中，min為最小亮度差值，max為最大亮度差值，n取min和max之間的值，即min＜n＜maxV、記錄S[i]最大時的亮度差值diff；VI、統計待處理圖像上重疊區域內當亮度差值g(x，y)-f(x，y)＝diff時f(x，y)的亮度直方圖分布情況F[j]；VII、以第IV步所用的相同方法對直方圖F[j]進行平滑處理，并記錄平滑后F[j]最大時的亮度值Pos；VIII、將待處理圖像T(x，y)做整體色調上的調整T(x，y)＜Pos時T(x，y)＝T(x，y)*(Pos+diff)/Pos；T(x，y)＞Pos時T(x，y)＝[T(x，y)-Pos]*[255-(Pos+diff)]/(255-Pos)+(Pos+diff)；x為影像中像素點的橫坐標值，取值為1、2、3、……、m；其中m為此影像的水平方向上的像素個數；y為影像中像素點的縱坐標值，取值為1、2、3、……、n；其中n為此影像的垂直方向上的像素個數；T(x，y)為此影像中位置在(x，y)上的像素的亮度值；四、拼接縫消除I、經步驟三處理后的待處理影像重疊區域上的亮度值為f1(x，y)，基準影像重疊區域像素的亮度值表示為g(x，y)；II、根據當前兩幅影像的坐標建立一個外接矩形，由于這兩幅影像在此矩形中的位置都已由它們各自的坐標唯一確定，即可求得兩幅影像重疊區域在外接矩形中的位置；根據以下方法合并這兩幅影像的外接矩形Top＝max(Top1，Top2)Bot＝min(Bot1，Bot2)Rig＝max(Rig1，Rig2)Lef＝min(Lef1，Lef2)上式中Top，Bot，Rig，Lef分別是求得的外接矩形的上、下、右、左坐標，Top1，Bot1，Rig1，Lef1是基準影像的上、下、右、左坐標，Top2，Bot2，Rig2，Lef2是待處理影像的上、下、右、左坐標；對于多邊形，可以將其分解為多個矩形進行操作；III、判斷兩幅影像的接邊方向，共有四種接邊方向，分別是右——左、左——右、上——下以及下——上；判斷方法如下
A)若Bot1＜Top2＜Top1且Bot2＜Bot1，接邊方向為上——下；B)若Bot1＜Bot2＜Top1且Top2＞Top1，接邊方向為下——上；C)若Lef1＜Lef2＜Rig1且Rig2＞Rig1，接邊方向為左——右；D)若Lef1＜Rig2＜Rig1且Lef2＜Lef1，接邊方向為右——左；其中Top1，Bot1，Rig1，Lef1是基準影像的上、下、右、左坐標，Top2，Bot2，Rig2，Lef2是待處理影像的上、下、右、左坐標；IV、求得兩幅影像重疊區域上對應像素點之間的亮度差值V(x，y)＝g(x，y)-f1(x，y)；V、確定重疊區域的寬度(由接邊方向決定，橫向為寬度，縱向為高度)Sum及重疊區域的起始坐標X；VI、根據Sum及X對亮度差值V(x，y)進行加權平均處理，將得到的結果與待處理影像對應像素的像素值相加消除拼接縫，根據接邊方向的不同共有四種情況左——右f1(x，y)＝f1(x，y)+(Sum+X-Y)*V(x，y)/Sum右——左f1(x，y)＝f1(x，y)+(Y-X)*V(x，y)/Sum上——下f1(x，y)＝f1(x，y)+(Sum+X-Y)*V(x，y)/Sum下——上f1(x，y)＝f1(x，y)+(Y-X)*V(x，y)/Sum以上四個公式中，前兩個公式中的X是重疊區域左邊界線的坐標值，Y是當前像素的橫坐標值；后兩個公式中的X是重疊區域上邊界線的坐標值，Y是當前像素的縱坐標值；本發明在兩幅影像有不止一個接邊方向時可重復第五步操作。
權利要求
1.一種遙感影像鑲嵌中的拼接縫消除方法，其特征是包括以下步驟一、根據用于鑲嵌的兩幅影像的大地坐標確定它們各自影像上的重疊區域；二、任選兩幅影像中的一幅作為基準影像；三、分別提取兩幅影像上重疊區域內的像素的亮度值，得到基準影像重疊區域像素亮度值g(x，y)，待處理影像重疊區域像素亮度值為f1(x，y)；四、求得兩幅影像重疊區域上對應像素點之間的亮度差值V(x，y)＝g(x，y)-f1(x，y)；五、由接邊方向確定重疊區域的寬度或高度Sum及重疊區域的起始坐標X；六、根據Sum及X對亮度差值V(x，y)進行加權平均處理，將得到的結果與待處理影像對應像素的亮度值相加消除拼接縫。
2.根據權利要求1所述的方法，其特征是當被處理影像為彩色影像時，在步驟一之前先進行以下處理根據RGB色空間到HIS雙圓錐模型色空間的轉換方法，將基準影像及待處理影像各像素點的RGB值轉換為HSI值；提出各像素點的HIS值中的I分量值作為亮度值。
3.根據權利要求1所述的方法，其特征是在步驟一之前先對兩幅影像進行整體色調調整。
4.根據權利要求3所述的方法，其特征是色調調整包括以下步驟A.從基準影像上獲取基準影像和處理影像重疊部分的亮度值；處理步驟如下I、依據基準影像以及待處理影像的大地坐標確定基準影像中與待處理影像有重疊的區域；II、取出基準影像中由步驟A、I所得到的區域內的像素的亮度值g(x，y)；B.統計重疊區域上待處理影像亮度值與步驟A獲得的亮度值的差值分布情況，對統計結果直方圖作平滑處理，得到直方圖最大峰值處對應的差值diff；處理步驟如下I、依據基準影像以及待處理影像的大地坐標確定待處理影像與基準影像重疊的區域；II、取出待處理影像中由步驟B、I所得到的區域內的像素的亮度值f(x，y)；III、統計亮度差值g(x，y)-f(x，y)的直方圖分布情況S[i]；IV、平滑亮度差值直方圖S[i]S[min]＝(S[min]+S[min+1])/2S[n]＝(S[n-1]+S[n]+S[n+1])/3S[max]＝(S[max]+S[max-1])/2其中，min為最小亮度差值，max為最大亮度差值，n取min和max之間的值，即min＜n＜maxV、記錄S[i]最大時的亮度差值diff；C.統計待處理影像重疊區域上亮度值差值等于diff的像素點亮度值的分布情況，對統計結果直方圖作平滑處理，得到直方圖最大峰值處對應的亮度值Pos；處理步驟如下I、統計待處理圖像上重疊區域內當亮度差值g(x，y)-f(x，y)＝diff時f(x，y)的亮度直方圖分布情況F[j]；II、以步驟B、IV所用的方法對直方圖F[j]進行平滑處理，并記錄平滑后F[j]最大時的亮度值PosD.將待處理影像T(x，y)做整體色調上的調整T(x，y)＜Pos時T(x，y)＝T(x，y)*(Pos+diff)/PosT(x，y)＞Pos時T(x，y)＝[T(x，y)-Pos]*[255-(Pos+diff)]/(255-Pos)+(Pos+diff)；式中x為影像中像素點的橫坐標值，取值為1、2、3、……、m；其中m為此影像的水平方向上的像素個數；y為影像中像素點的縱坐標值，取值為1、2、3、……、n；其中n為此影像的垂直方向上的像素個數；T(x，y)為此影像中位置在(x，y)上的像素的亮度值。
5.根據權利要求3或4所述的方法，其特征是當被處理影像為彩色影像時，在色調調整之前先進行以下處理根據RGB色空間到HIS雙圓錐模型色空間的轉換方法，將基準影像及待處理影像各像素點的RGB值轉換為HSI值；提出各像素點的HIS值中的I分量值作為亮度值。
全文摘要
本發明涉及一種遙感影像鑲嵌中的拼接縫消除方法，包括一、根據影像的大地坐標位置判斷用于鑲嵌的兩幅影像的重疊區域；二、求得兩幅影像重疊區域上對應像素點之間的亮度差值；三、由接邊方向確定重疊區域的寬度或高度及重疊區域的起始坐標；四、根據第三步得到的重疊區域的寬度或高度以及起始坐標，對亮度差值進行加權平均處理，將得到的結果與待處理影像對應像素的像素值相加消除拼接縫。本發明對可鑲嵌遙感影像進行操作，可以消除相鄰影像之間的拼接縫。本發明對相鄰影像重疊區域各像素亮度差值進行加權平均處理消除拼接縫，降低了算法的復雜度，算法簡單、實現容易，提高了實用性。
文檔編號G01S17/00GK1837853SQ200610018969
公開日2006年9月27日 申請日期2006年4月28日 優先權日2006年4月28日
發明者張曉東, 張煜, 姚璜 申請人:武漢大學