一種考慮變化區(qū)域的接縫線多尺度羽化算法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于攝影測(cè)量與遙感影像處理領(lǐng)域，特別涉及一種考慮變化區(qū)域的接縫線 多尺度羽化算法。
【背景技術(shù)】
[0002] 影像鑲嵌是生成數(shù)字正射影像產(chǎn)品的關(guān)鍵步驟，它是將多幅數(shù)字正射影像拼接在 一起形成一幅更大范圍影像的過(guò)程，可以解決單景影像覆蓋范圍較小、不能滿足進(jìn)行大范 圍可視化、分析、處理等實(shí)際應(yīng)用的需求。
[0003] 接縫線的羽化處理是影像鑲嵌處理中一個(gè)必需的環(huán)節(jié)。影像在鑲嵌過(guò)程中，在接 縫線附近，可能存在亮度、色調(diào)差異及結(jié)構(gòu)錯(cuò)位等現(xiàn)象，如果不進(jìn)行處理，會(huì)在鑲嵌影像上 形成明顯的拼接縫。接縫線的羽化處理就是為了消除影像鑲嵌過(guò)程中接縫線處可能存在的 拼接縫現(xiàn)象，提高鑲嵌影像的質(zhì)量。經(jīng)典的多尺度羽化算法當(dāng)接縫線附近色彩差異較大時(shí)， 色彩過(guò)渡不夠平滑，而基于距離加權(quán)的羽化算法雖然可以實(shí)現(xiàn)色彩的平滑過(guò)渡，但在羽化 范圍內(nèi)，如果建筑物等存在視差，或者存在運(yùn)動(dòng)目標(biāo)則會(huì)產(chǎn)生鬼影或者重影現(xiàn)象，嚴(yán)重影響 地物的解析與判別，不能反映地面的真實(shí)情況。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明為在實(shí)現(xiàn)色彩平滑過(guò)渡的同時(shí)，消除羽化范圍內(nèi)的重影現(xiàn)象，盡可能反映 地面的真實(shí)情況，提高鑲嵌影像質(zhì)量，提出了一種考慮變化區(qū)域的接縫線多尺度羽化算法。
[0005] 本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：一種考慮變化區(qū)域的接縫線多尺度羽化算法，其特 征在于，包括以下步驟：
[0006] 步驟1 :對(duì)于待拼接的兩幅相鄰正射影像，為敘述方便，兩幅影像分別記為左影 像、右影像，計(jì)算影像間的重疊區(qū)域，并計(jì)算重疊區(qū)域內(nèi)各像元的差異，獲得重疊區(qū)域的差 異影像；
[0007] 步驟2 :根據(jù)重疊區(qū)域的差異影像，確定屬于變化的像元；
[0008] 步驟3 :分別對(duì)相鄰正射影像的重疊區(qū)域進(jìn)行影像分割，并分別確定分割結(jié)果影 像中各分割區(qū)域變化像元的比例，進(jìn)而確定重疊區(qū)域內(nèi)的變化區(qū)域Regions;
[0009] 步驟4:根據(jù)給定的接縫線，并結(jié)合步驟3確定的重疊區(qū)域內(nèi)的變化區(qū)域Regions， 生成模板影像R;
[0010] 步驟5 :分別構(gòu)建左、右影像重疊區(qū)域影像及模板影像R的高斯金字塔影像；
[0011] 步驟6 :分別構(gòu)建左、右影像重疊區(qū)域影像的拉普拉斯金字塔影像；
[0012] 步驟7 :以模板影像R的高斯金字塔影像作為權(quán)重因子，將左、右影像重疊區(qū)域部 分進(jìn)行加權(quán)平均，得到拼接后的拉普拉斯影像LP，并對(duì)拼接后的拉普拉斯影像LP進(jìn)行逐層 復(fù)原重建，得到多尺度羽化后的影像結(jié)果。
[0013] 作為優(yōu)選，步驟2的所述的確定屬于變化的像元，具體實(shí)現(xiàn)過(guò)程是根據(jù)重疊區(qū)域 像素的差異影像，設(shè)定屬于變化像元的差異閾值，設(shè)為T，即如果某像元的差異值大于T，則 認(rèn)為該像元為變化的像元。
[0014]作為優(yōu)選，步驟3的具體實(shí)現(xiàn)包括以下子步驟：
[0015]步驟3. 1 :對(duì)左影像的重疊區(qū)域影像進(jìn)行影像分割，計(jì)算分割結(jié)果中各分割區(qū)域 變化像元的比例；
[0016] 步驟3. 2:設(shè)定分割區(qū)域變化像元的比例閾值TRate，對(duì)于左影像重疊區(qū)域內(nèi)各分 割區(qū)域，變化像元的比例小于TRate的區(qū)域?yàn)闊o(wú)變化區(qū)域，否則為變化區(qū)域，將左影像重疊 區(qū)域內(nèi)所有的變化區(qū)域表示為Regionsl;
[0017] 步驟3. 3:對(duì)右影像的重疊區(qū)域影像采用步驟3. 1、步驟3. 2原理進(jìn)行處理，從而得 到右影像重疊區(qū)域內(nèi)所有的變化區(qū)域，表示為Regions2 ;其中，分割區(qū)域變化像元的比例 閾值與步驟3. 2中相同，仍為TRate;
[0018] 步驟3. 4:獲得重疊區(qū)的變化區(qū)域；求取步驟3. 2、步驟3. 3獲得的左、右影像重 疊區(qū)域變化區(qū)域的并集，作為重疊區(qū)的變化區(qū)域，即重疊區(qū)域內(nèi)的變化區(qū)域?yàn)镽egions= RegionslURegions2〇
[0019] 作為優(yōu)選，步驟4的具體實(shí)現(xiàn)包括以下子步驟：
[0020] 步驟4. 1:構(gòu)建一幅與重疊區(qū)域影像大小相同的影像作為模板影像，構(gòu)建的模板 影像為8位灰度影像，以接縫線為基準(zhǔn)，接縫線左側(cè)模板影像的像元全部賦0值，右側(cè)賦 255,實(shí)現(xiàn)模板影像的初始化；
[0021] 步驟4. 2 :結(jié)合確定的重疊區(qū)域內(nèi)的變化區(qū)域Regions，對(duì)初始化的模板影像進(jìn)行 平滑處理；在平滑的過(guò)程中，對(duì)于屬于變化區(qū)域Regions中的像元，其對(duì)應(yīng)的模板影像中像 元的值保持不變。
[0022] 本發(fā)明將相鄰影像重疊區(qū)域中存在投影差的建筑物等地物區(qū)域及運(yùn)動(dòng)目標(biāo)等區(qū) 域看作變化區(qū)域，提出的考慮變化區(qū)域的接縫線多尺度羽化算法，實(shí)現(xiàn)了色彩平滑過(guò)渡的 同時(shí)，消除羽化范圍內(nèi)的重影現(xiàn)象，盡可能反映了地面的真實(shí)情況，提高了鑲嵌影像質(zhì)量。
【附圖說(shuō)明】
[0023] 圖1 :是本發(fā)明實(shí)施例的左影像，白色矩形區(qū)域?yàn)樽笥矣跋竦闹丿B區(qū)，影像分辨率 為〇. 5米；
[0024] 圖2:是本發(fā)明實(shí)施例的右影像，白色矩形區(qū)域?yàn)樽笥矣跋竦闹丿B區(qū)，影像分辨率 為〇. 5米；
[0025] 圖3 :是本發(fā)明實(shí)施例的根據(jù)左右影像重疊區(qū)域內(nèi)的影像分割結(jié)果以及確定的變 化像元所確定的重疊區(qū)域內(nèi)的變化區(qū)域示意圖，圖中黑色區(qū)域即為影像的變化區(qū)域，白色 區(qū)域?yàn)闊o(wú)變化區(qū)域；
[0026] 圖4:是本發(fā)明實(shí)施例的基于重疊區(qū)域內(nèi)變化區(qū)域生成的模板影像的示意圖（假 定接縫線為重疊區(qū)域的平分線）；
[0027] 圖5 :是本發(fā)明實(shí)施例的羽化后得到的重疊區(qū)域影像結(jié)果示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0028] 為了便于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員理解和實(shí)施本發(fā)明，下面結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本發(fā) 明作進(jìn)一步的詳細(xì)描述，應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的實(shí)施示例僅用于說(shuō)明和解釋本發(fā)明，并不 用于限定本發(fā)明。
[0029] 本實(shí)例針對(duì)數(shù)字正射影像，提供的一種考慮變化區(qū)域的接縫線多尺度羽化算法， 包括以下步驟：
[0030] 步驟1 :對(duì)于待拼接的兩幅相鄰正射影像，為敘述方便，兩幅影像分別記為左影 像、右影像，計(jì)算影像間的重疊區(qū)域（如圖1、圖2所示），并計(jì)算重疊區(qū)域內(nèi)各像元的差異， 獲得重疊區(qū)域的差異影像；
[0031] 根據(jù)重疊區(qū)域建立一個(gè)矩陣，用于表示重疊區(qū)域內(nèi)各像元的差異，矩陣寬、高為重 疊區(qū)域的外接矩形寬、高；用F(Fi……FN)和G(Gi……GN)分別表示重疊區(qū)域內(nèi)左右影像中 單個(gè)像元的亮度值，N為波段數(shù)，則左、右影像像元亮度值U和V表示為影像各波段像素值 的線性組合，即
[0032] U=AtF=a1F1+a2F2+. . . +aNFN (1)
[0033] V=BTF=biGi+b^^. . . +bNGN (2)
[0034] 式中，AT和BT為常數(shù)矢量，a1=a2=…=aN= 1/N，b1=b2=…=bN= 1/ N，通過(guò)上述變換，將多波段影像轉(zhuǎn)換為單波段影像。然后采用公式（3)計(jì)算各像元的差異， 從而獲得差異影像。
[0035] cost(X，y) = 255X(1-p)/2. 0 (3)
[0036] 其中，P為以像元（x，y)為中心的局部窗口內(nèi)左右影像對(duì)應(yīng)像元的相關(guān)系數(shù)，其 具體計(jì)算公式如下：
[0038] 式中：
，X[i，j]為重疊區(qū)域內(nèi)左影像在像元（i，j)處的像 素值，
tY[i，j]為重疊區(qū)域內(nèi)右影像在像元（i，j)處的像素值，M、N 分別表示局部窗口的寬、高。在本實(shí)施例中，局部窗口大小為5X5,即M=N= 5。
[0039] 步驟2 :根據(jù)重疊區(qū)域的差異影像，確定屬于變化的像元；確定屬于變化的像元的 實(shí)現(xiàn)過(guò)程是根據(jù)重疊區(qū)域像素的差異影像，設(shè)定屬于變化像元的差異閾值，設(shè)為T，即如果 某像元的差異值大于T，則認(rèn)為該像元為變化的像元；請(qǐng)見(jiàn)圖3,其中黑色區(qū)域內(nèi)的像元表 示變化的像元，白色區(qū)域內(nèi)的像元表示無(wú)變化的像元；
[0040] 步驟3 :分別對(duì)相鄰正射影像的重疊區(qū)域進(jìn)行影像分割，并分別確定分割結(jié)果影 像中各分割區(qū)域變化像元的比例，進(jìn)而確定重疊區(qū)域內(nèi)的變化區(qū)域Regions，如圖3所示。 具體包括以下子步驟：
[0041] 步驟3. 1 :對(duì)左影像的重疊區(qū)域影像進(jìn)行影像分割（本實(shí)施例采用的是MeanShift 分割算法），計(jì)算分割結(jié)果中各分割區(qū)域變化像元的比例，變化像元的比例計(jì)算公式為：
[0043] 其中，Ax表示區(qū)域中變化的像元數(shù)，x表示區(qū)域內(nèi)的總像元數(shù)；
[0044]步驟3. 2 :設(shè)定分割區(qū)域變化像元的比例閾值TRate，對(duì)于左影像重疊區(qū)域內(nèi)各分 割區(qū)域，變化像元的比例小于TRate的區(qū)域?yàn)闊o(wú)變化區(qū)域，否則為變化區(qū)域，將左影像重疊 區(qū)域內(nèi)所有的變化區(qū)域表示為Regionsl;
[0045] 變化像元的比例閾值TRate應(yīng)確保存在投影差建筑物、及行駛車輛等運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的 分割區(qū)域?yàn)樽兓瘏^(qū)域，在本實(shí)施例中，選取的TRate= 13% ;
[0046] 步驟3. 3 :對(duì)右影像的重疊區(qū)域影像采用步驟3. 1、步驟3. 2原理進(jìn)行處理，從而得 到右影像重疊