一種太陽高分辨序列圖像配準誤差的矯正方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種太陽高分辨序列圖像配準誤差的矯正方法，屬于天文技術和圖像處理領域。本發(fā)明首先對一組太陽高分辨序列圖像進行配準，得到相鄰幀圖像之間的位移值以及每幀圖像的累加位移值；選取相鄰每三幀圖像，得到相鄰幀圖像之間的位移值、始末幀圖像之間的位移值；基于配準過程中存在配準誤差，得到誤差方程；根據(jù)最小二乘法原則，通過拉格朗日乘數(shù)法，構造拉格朗日函數(shù)，對誤差方程中的改正數(shù)分別求偏導數(shù)，令其等于0，得到含有改正數(shù)的方程組，從而得到改正數(shù)的具體取值；根據(jù)改正數(shù)的具體取值，得到矯正后的相鄰幀圖像之間的位移值；直到一組太陽高分辨序列圖像矯正結束。本發(fā)明能較好的消減配準帶來的累積誤差。
【專利說明】
一種太陽高分辨序列圖像配準誤差的矯正方法
技術領域
[0001]本發(fā)明涉及一種太陽高分辨序列圖像配準誤差的矯正方法，屬于天文技術和圖像處理領域。
【背景技術】
[0002]太陽高分辨序列圖像是指對于同一視場在一個連續(xù)時間段內(nèi)觀測得到的多幀圖像的集合。它反映各種太陽特征動態(tài)變化的過程。
[0003]為了準確的獲取這些隨時間變化的特征必須要對序列圖像進行配準，并且要達到很高的配準精度。目前太陽高分辨觀測圖像配準的基本思想都是采用“后幀對前幀”遞推的策略，兩幀的配齊則采用在互相關極大點附近用拋物線擬合得到最大點的亞像素坐標的方法。但這種方法本身就會產(chǎn)生一定的系統(tǒng)差，而“后幀對前幀”的策略會導致系統(tǒng)差的累積，從而使每兩幀圖之間較小的偏差演變成整個序列的漂移。同時，圖像質(zhì)量的不一致性，會導致某一幀的測量誤差傳遞到后續(xù)的所有圖中。因此如何矯正由于采用不同的配準程序所帶來的序列圖像配準誤差是一個急需解決的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明提供了一種太陽高分辨序列圖像配準誤差的矯正方法，以用于矯正圖像配準中的誤差。
[0005]本發(fā)明的技術方案是:一種太陽高分辨序列圖像配準誤差的矯正方法，首先對一組太陽高分辨序列圖像進行配準，得到一組太陽高分辨序列圖像中相鄰幀圖像之間的位移值以及每幀圖像的累加位移值;然后對一組太陽高分辨序列圖像進行誤差矯正:選取相鄰每三幀圖像，得到相鄰幀圖像之間的位移值、始末幀圖像之間的位移值;基于配準過程中存在配準誤差，得到誤差方程;根據(jù)最小二乘法原則，通過拉格朗日乘數(shù)法，構造拉格朗日函數(shù)，對誤差方程中的改正數(shù)分別求偏導數(shù)，令其等于0，得到含有改正數(shù)的方程組，從而得到改正數(shù)的具體取值;根據(jù)改正數(shù)的具體取值，得到矯正后的相鄰幀圖像之間的位移值;接著選取下相鄰每三幀圖像進行矯正，直到一組太陽高分辨序列圖像矯正結束;最后根據(jù)得到的矯正后的位移值，重新配準圖像，得到矯正后的一組太陽高分辨序列圖像。
[0006]所述方法的具體步驟如下:
Stepl、對一組太陽高分辨序列圖像T1J2,....!^進行配準，得到一組太陽高分辨序列圖像中相鄰幀圖像之間的位移值以及每幀圖像的累加位移值;其中相鄰幀圖像之間的位移值仏^表示第j-Ι幀與第j幀兩幅相鄰幀圖像之間配準之后的位移值，第j幀圖像的累加位移值幻取值為第I幀圖像至第j幀圖像之間所有相鄰幀圖像之間的位移值之和；i表示一組太陽尚分辨序列圖像為i幀；
Step2、對一組太陽高分辨序列圖像T1J2,....T1進行誤差矯正，具體步驟如下:5七叩2.1、選取相鄰每三幀圖像1'」-1，1'」，1>1;得到相鄰幀圖像之間的位移值0^一1、Dj+ij ；始末幀圖像之間的位移值Dj+1, η ; Step2.2、基于配準過程中存在配準誤差，得到誤差方程(Dj^+Vnhd+u+Vj) =(Dj+i,j—i+Vj+i,j—I);其中，Vj-1、Vj、Vj+i,j—I分別表不Dj,j—1、Dj+i,j、Dj+i,j—I的改正數(shù);
Step2.3、根據(jù)最小二乘法原則，通過拉格朗日乘數(shù)法，構造拉格朗日函數(shù)L，對誤差方程中的改正數(shù)分別求偏導數(shù)，令其等于O，得到含有改正數(shù)的方程組，從而得到改正數(shù)Vn、Vj、Vj+1, j-1 的具體取值；其中，L=Vj-12+Vj2+Vj+i; j-12+A(w-Vj-1-Vj+Vj+i; j-1), λ 表示拉格朗日乘數(shù)，w表示配準過程中存在配準誤差使得關系式存在的閉合誤差；
3七6口2.4、根據(jù)改正數(shù)￥」-1、￥」、￥」+1,」-1的具體取值，得到矯正后的相鄰幀圖像之間的位移值D’j,j—1、D’j+i,j、D’j+i,j—I;其中，D，j,j-1=Dj,j-ι+Vj-1、D，j+i,j=Dj+i,j+Vj、D，j+i,j-1=Dj+i,j-1+Vj+u-1;
Step2.5、接著選取下相鄰每三幀圖像Tj+1，Tj+2，Tj+3按照步驟Step2.l_Step2.4進行矯正，直到一組太陽高分辨序列圖像矯正結束；
Step3、根據(jù)步驟St印2得到的矯正后的位移值，重新配準圖像，得到矯正后的一組太陽高分辨序列圖像。
[0007]所述選取相鄰每三幀圖像能替換成選取相鄰每S幀；其中，se [3，i ]，若出現(xiàn)多個矯正后的相同相鄰幀圖像之間的位移值時，取其平均值;i表示一組太陽高分辨序列圖像為
[0008]本發(fā)明的有益效果是:太陽高分辨序列圖像在用配準程序配準的時候會產(chǎn)生配準誤差，導致誤差的累積。通過平差的方法去進行矯正，能較好的消減配準帶來的累積誤差，進而使重新配準后的太陽高分辨序列圖像達到較高的配準精度。
【附圖說明】
[0009]圖1為本發(fā)明的方法流程圖；
圖2表示本發(fā)明實施例1中序列圖像的實際累加位移值dx ；
圖3表示本發(fā)明實施例1中圖像配準后的累加位移值；
圖4表示本發(fā)明實施例1中實際的累加位移值、配準后的累加位移值以及矯正后的累加位移值對比圖；
圖5表示本發(fā)明實施例1中實際累加位移值dx與圖像配準后的累加位移值、矯正后的累加位移值的差值；
圖6表示本發(fā)明實施例1中實際累加位移值dy與圖像配準后的累加位移值、矯正后的累加位移值的差值；
圖7表示本發(fā)明實施例2中序列圖像的實際累加位移值dx;
圖8表示本發(fā)明實施例2中圖像配準后的累加位移值；
圖9表示本發(fā)明實施例2中實際的累加位移值、配準后的累加位移值以及矯正后的累加位移值對比圖；
圖10表示本發(fā)明實施例2中實際累加位移值dx與圖像配準后的累加位移值、矯正后的累加位移值的差值；
圖11表示本發(fā)明實施例2中實際累加位移值dy與圖像配準后的累加位移值、矯正后的累加位移值的差值；
圖12表示本發(fā)明實施例3中實際的累加位移值、配準后的累加位移值以及矯正后的累加位移值對比圖；
圖13表示本發(fā)明實施例3中實際位移值dx與圖像配準后的累加位移值、矯正后的累加位移值的差值；
圖14表示本發(fā)明實施例3中實際累加位移值dy與圖像配準后的累加位移值、矯正后的累加位移值；
圖15表示本發(fā)明實施例4中實際的累加位移值、配準后的累加位移值以及矯正后的累加位移值對比圖；
圖16表示本發(fā)明實施例4中實際累加位移值dx與圖像配準后的累加位移值、矯正后的累加位移值；
圖17表示本發(fā)明實施例4中實際累加位移值dy與圖像配準后的累加位移值、矯正后的累加位移值。
【具體實施方式】
[0010]實施例1:如圖1-6所示，一種太陽高分辨序列圖像配準誤差的矯正方法，首先使用配準程序fastreg對一組太陽高分辨序列圖像T1J2,....Tm進行配準，得到該組太陽高分辨序列圖像中相鄰幀圖像之間的位移值以及每幀圖像的累加位移值;選取相鄰每三幀圖像Ti，T2，T3;得到相鄰幀圖像之間的位移值D2,1、D3,2;始末幀圖像之間的位移值D3,1;基于圖像配準過程中存在配準誤差，得到誤差方程(D2WV1H(D3^V2)=(D3WV3ll);其中，V1J2J3,!分別表示D2,^D3AD3ll的改正數(shù);根據(jù)最小二乘法原則，通過拉格朗日乘數(shù)法，構造拉格朗日函數(shù)L，對誤差方程中的改正數(shù)分別求偏導數(shù)，令其等于0，得到含有改正數(shù)的方程組，從而得到改正數(shù)V^Vs、V34的具體取值;根據(jù)改正數(shù)V1J2J3ll的具體取值，得到矯正后的相鄰幀圖像之間的位移值D ’ 2, 1、D ’ 3,2、D ’ 3, i;接著選取下相鄰每三幀圖像T3，T4，!^按照上述步驟進行這三幀圖像的位移值矯正，直到這一組太陽高分辨序列圖像的位移值矯正結束;根據(jù)得到的這組矯正后的位移值，重新配準圖像，得到矯正后的一組太陽高分辨序列圖像。
[0011 ]所述方法的具體步驟如下:
1、首先使用配準程序fastreg對一組已知X軸方向上實際累加位移值為dxi，dx2，…dx.的太陽高分辨序列圖像T1J2,....T2Q1進行后幀對前幀的配準，得到該組太陽高分辨序列圖像中相鄰幀圖像之間的位移值D2,1，D3, 2，......D2Ql, 2QQ以及每幀圖像的累加位移值Al，
A2,……A2QQ。該組圖像的實際累加位移值dX1，dX2，一Ck2(K)如圖2所示。配準程序配準后得到的累加位移值和實際累加位移值對比結果如圖3所示；
2、對一組太陽高分辨序列圖像T1J2,....T2qi進行誤差矯正，具體步驟如下:
2.1、將序列圖像中序號為奇數(shù)的圖像輸出，得到新的一組序列圖像T1J3,....T2Q1，仍然使用配準程序fastreg去配準這組圖像，得到相鄰間隔圖像的位移值D3, ^D5l3，….D201,199。選取相鄰每三幀圖進行一次誤差矯正的策略，選取相鄰每三幀圖像T1, T2，T3;得到相鄰幀圖像之間的位移值D2,1、D3,1，始末幀圖像之間的位移值D3’ I ；
2.2根據(jù)三幀圖中每幀圖像的位移值關系，分別列出關系式D2^D32=D3Ic5D2I為第二幅圖和第一幅圖配準出來的位移，D32為第三幅圖和第二幅圖配準出來的位移值，D31為第三幅圖和第一幅圖配準出來的位移值。由于配準過程中，配準程序存在配準誤差使得關系式存在閉合誤差W。利用平差的方法對所給關系式中的位移值分別加改正數(shù)V，使關系式成立。由此得到誤差方程(D2,l+Vl) + (D3,2+V2) = (D3,1+V3,l)；
2.3、根據(jù)最小二乘法這一原則，通過拉格朗日乘數(shù)法，構造拉格朗日函數(shù)L，對誤差方程中的改正數(shù)分別求偏導數(shù)，令其等于O，得到含有改正數(shù)V的方程組;從而通過解方程組得到改正數(shù)V1、V2、V3’I的具體取值;其中，L=Vi2+V22+V3’i2+A(w-V1-V2+V3, i) ,f (VI ,V2,V3)= Vi2+V22+V3,l2為最小二乘法得到的目標函數(shù)，W_Vl_V2+V3, 1=0為約束條件，λ表不拉格朗日乘數(shù)，W表示配準過程中存在配準誤差使得關系式存在的閉合誤差；
2.4、根據(jù)得到的改正數(shù)V1J2J3ll的具體取值，每幀圖像的位移值加上改正數(shù)即為矯正后的位移值。矯正值D’2,1= D2,l+Vl，D’3,2= D3,2+V2，D’3, 1= D3,l+ V3, I;
2.5、依據(jù)選取的相鄰每三幀圖進行誤差矯正的策略，接著選取下三幀圖像T3,T4，T5按照步驟2.1-2.4進行矯正，直到一組太陽高分辨序列圖像矯正結束;從而得到整組太陽高分辨序列圖像的矯正后的位移值。通過矯正后的位移值計算出矯正后的累加位移值A’i，A’2，......A^QQc3X軸上矯正后的位移值效果如圖4所不。
[0012]用該組序列圖像的X軸上的實際累加位移值dx分別與配準得到的累加位移值A1,
A2，......A2QQ以及矯正后累加位移值A ’ I，A ’ 2，......A ’ 2QQ相減，得到相應的差值。差值能更好的反應矯正效果，X軸方向上差值如圖5所示。同樣的方法得出Y軸上矯正后的位移值，Y軸上的差值如圖6所示；
3、根據(jù)步驟2得到的矯正后的位移值，重新配準圖像，得到矯正后的一組太陽高分辨序列圖像。
[0013]實施例2:如圖1、7_11所示，一種太陽高分辨序列圖像配準誤差的矯正方法，首先使用配準程序fastreg對一組太陽高分辨序列圖像T1J2,....T2qi進行配準，得到該組太陽高分辨序列圖像中相鄰幀圖像之間的位移值以及每幀圖像的累加位移值;選取相鄰每四幀圖像!^ ,T2lT3lT4;得到相鄰幀圖像之間的位移值D2, 1、D3,2、D4,3;始末幀圖像之間的位移值D4,1;基于配準過程中存在配準誤差，得到誤差方程(024+70 + (03,2+^) + ( D4;3+V3) = ( D4,1+V4,1);其中，V1J2J3J4,1分別表示D2,1的改正數(shù);根據(jù)最小二乘法原則，通過拉格朗日乘數(shù)法，構造拉格朗日函數(shù)L，對誤差方程中的改正數(shù)分別求偏導數(shù)，令其等于O，得到含有改正數(shù)的方程組，從而得到改正數(shù)V44的具體取值;根據(jù)改正數(shù)￥4,1的具體取值，得到矯正后的相鄰幀圖像之間的位移值0’2,1、0’3,2、0’4,3;接著選取下相鄰每四幀圖像T3，T4，T5，T6按照上述步驟進行這四幀圖像的位移值矯正，直到這一組太陽高分辨序列圖像的位移值矯正結束;根據(jù)得到的這組矯正后的位移值，重新配準圖像，得到矯正后的一組太陽高分辨序列圖像。
[0014]所述方法的具體步驟如下:
1、首先使用配準程序fastreg對一組已知X軸方向上實際累加位移值為dxi，dx2，…dx.的太陽高分辨序列圖像T1J2,....T2Q1進行后幀對前幀的配準，得到該組太陽高分辨序列圖像中相鄰幀圖像之間的位移值D2,1，D3, 2，......D2Ql, 2QQ以及每幀圖像的累加位移值Al，
A2,……A2QQ。該組圖像的實際累加位移值dX1，dX2，一Ck2(K)如圖7所示。配準程序配準后得到的累加位移值和實際累加位移值對比結果如圖8所示；
2、對一組太陽高分辨序列圖像T1J2,....T2qi進行誤差矯正，具體步驟如下:
2.1、選取相鄰每四幀圖像進行一次誤差矯正的策略，選取相鄰每四幀圖像T1J^T3,T4 ；得到相鄰幀圖像之間的位移值D2,1、D3,2、D4, 3 ;始末幀圖像之間的位移值D4,1 ； 2.2、根據(jù)四幀圖中每幀圖像的位移值關系，分別列出關系式02,1+03,2+04,3=04,1』2,1為第二幅圖和第一幅圖配準出來的位移，D3,2為第三幅圖和第二幅圖配準出來的位移值，D4,3為第四幅圖和第三幅圖配準出來的位移值。由于配準過程中，配準程序存在配準誤差使得關系式存在閉合誤差W。利用平差的方法對所給關系式中的位移值分別加改正數(shù)V，使關系式成立。由此得到誤差方程(D2,l+Vl) + (D3,2+V2) + ( D4,3+V3) = ( D4,1+V4, l)；
2.3、根據(jù)最小二乘法這一原則，通過拉格朗日乘數(shù)法，構造拉格朗日函數(shù)L，對誤差方程中的改正數(shù)分別求偏導數(shù)，令其等于O，得到含有改正數(shù)V的方程組;從而通過解方程組得到改正數(shù)￥1、￥2、￥3、￥4,1的具體取值;其中丄_12+￥22+ V32+ V4,ι2+λ(W-V1-V2- V3+V4, i),f(Vl,V2,V3, V4，i)= Vi2+V22+ V32+V4,i2為最小二乘法得到的目標函數(shù)，W-V1-V2-VAV4, ι=0為約束條件，λ表示拉格朗日乘數(shù)，w表示配準過程中存在配準誤差使得關系式存在的閉合誤差；
2.4、根據(jù)得到的改正數(shù)V1J2J3J4ll的具體取值，每幀圖像的位移值加上改正數(shù)即為矯正后的位移值。矯正后位移值 D’2,1= D2,l+Vl，D’3,2= D3,2+V2，D’4,3= D4,3+V3，D’4, 1= D4,l+V4, I；
2.5、依據(jù)選取的相鄰每四幀圖進行誤差矯正的策略，接著選取下四幀圖像1'3，1'4，1'5，1'6按照步驟2.1-2.4進行矯正，對于出現(xiàn)的兩個不同的矯正值D’4,3，取其平均值作為最后D’4,3的值。直到一組太陽高分辨序列圖像矯正結束;從而得到整組太陽高分辨序列圖像的矯正位移值。X軸上矯正后位移值效果如圖9所示。
[0015]用該組序列圖像的X軸上的實際位移值dx分別與配準得到的累加位移值A1,
A2，......A2QQ以及矯正后累加位移值A ’ I，A ’ 2，......A ’ 2QQ相減，得到相應的的差值。差值能更好的反應矯正效果，X軸上差值如圖10所示。同樣的方法得出Y軸上矯正后的位移值，Y軸上的差值如圖11所示；
3、根據(jù)步驟2得到的矯正后的位移值，重新配準圖像，得到矯正后的一組太陽高分辨序列圖像。
[0016]實施例3:如圖1、12_14所示，一種太陽高分辨序列圖像配準誤差的矯正方法，首先使用配準程序sir對一組太陽高分辨序列圖像T1,T2,....Tm進行配準，得到該組太陽高分辨序列圖像中相鄰幀圖像之間的位移值以及每幀圖像的累加位移值;選取相鄰每三幀圖像Ti，T2，T3;得到相鄰幀圖像之間的位移值D2,1、D3,2;始末幀圖像之間的位移值D3,1;基于圖像配準過程中存在配準誤差，得到誤差方程(D2WV1H(D3^V2)=(D3WV3ll);其中，V1J2J3,!分別表示D2,^D3AD3ll的改正數(shù);根據(jù)最小二乘法原則，通過拉格朗日乘數(shù)法，構造拉格朗日函數(shù)L，對誤差方程中的改正數(shù)分別求偏導數(shù)，令其等于0，得到含有改正數(shù)的方程組，從而得到改正數(shù)V^Vs、V34的具體取值;根據(jù)改正數(shù)V1J2J3ll的具體取值，得到矯正后的相鄰幀圖像之間的位移值D ’ 2, 1、D ’ 3,2、D ’ 3, i;接著選取下相鄰每三幀圖像T3，T4，!^按照上述步驟進行這三幀圖像的位移值矯正，直到這一組太陽高分辨序列圖像的位移值矯正結束;根據(jù)得到的這組矯正后的位移值，重新配準圖像，得到矯正后的一組太陽高分辨序列圖像。
[0017]所述方法的具體步驟如下:
1、首先使用配準程序sir對一組已知X軸方向上實際累加位移值為dxi，dx2,…dx2Q0的太陽高分辨序列圖像T1J2,....T2qi進行后幀對前幀的配準，得到該組太陽高分辨序列圖像中相鄰幀圖像之間的位移值D2,1，D3,2，......D2Ql, 2QQ以及每幀圖像的累加位移值Al，A2，......A2000
[0018]2、對一組太陽高分辨序列圖像T1J2,....T2qi進行誤差矯正，具體步驟如下:
2.1、將序列圖像中序號為奇數(shù)的圖像輸出，得到新的一組序列圖像T1J3,....T2Q1，仍然使用配準程序sir去配準這組圖像，得到相鄰間隔圖像的位移值….D2(n,199。選取相鄰每三幀圖進行一次誤差矯正的策略，選取相鄰每三幀圖像T1J2, T3;得到相鄰幀圖像之間的位移值D2,1、D3,1，始末幀圖像之間的位移值D3’ I ；
2.2、根據(jù)三幀圖中每幀圖像的位移值關系，分別列出關系式021+032=031。021為第二幅圖和第一幅圖配準出來的位移，D32為第三幅圖和第二幅圖配準出來的位移值，D31為第三幅圖和第一幅圖配準出來的位移值。由于配準過程中，配準程序存在配準誤差使得關系式存在閉合誤差W。利用平差的方法對所給關系式中的位移值分別加改正數(shù)V，使關系式成立。由此得到誤差方程(D2,l+Vl) + (D3,2+V2) = (D3,1+V3,l)；
2.3、根據(jù)最小二乘法這一原則，通過拉格朗日乘數(shù)法，構造拉格朗日函數(shù)L，對誤差方程中的改正數(shù)分別求偏導數(shù)，令其等于O，得到含有改正數(shù)V的方程組;從而通過解方程組得到改正數(shù)V1、V2、V3’I的具體取值;其中，L=Vi2+V22+V3’i2+A(w-V1-V2+V3, i) ,f (VI ,V2,V3)= Vi2+V22+V3,l2為最小二乘法得到的目標函數(shù)，W_Vl_V2+V3, 1=0為約束條件，λ表不拉格朗日乘數(shù)，W表示配準過程中存在配準誤差使得關系式存在的閉合誤差；
2.4、根據(jù)得到的改正數(shù)V1J2J3ll的具體取值，每幀圖像的位移值加上改正數(shù)即為矯正后的位移值。矯正值D’2,1= D2,l+Vl，D’3,2= D3,2+V2，D’3, 1= D3,l+ V3, I;
2.5、依據(jù)選取的相鄰每三幀圖進行誤差矯正的策略，接著選取下三幀圖像T3,T4，T5按照步驟2.1-2.4進行矯正，直到一組太陽高分辨序列圖像矯正結束;從而得到整組太陽高分辨序列圖像的矯正后的位移值。通過矯正后的位移值計算出矯正后的累加位移值A’i，A’2，......A^QQc3X軸上矯正后的位移值效果如圖12所不。
[0019]用該組序列圖像的X軸上的實際累加位移值dx分別與配準得到的累加位移值A1,
A2，......A2QQ以及矯正后累加位移值A ’ I，A ’ 2，......A ’ 2QQ相減，得到相應的差值。差值能更好的反應矯正效果，X軸方向上差值如圖13所示。同樣的方法得出Y軸上矯正后的位移值，Y軸上的差值如圖14所示；
3、根據(jù)步驟2得到的矯正后的位移值，重新配準圖像，得到矯正后的一組太陽高分辨序列圖像。
[0020]實施例4:如圖1、15_17所示，一種太陽高分辨序列圖像配準誤差的矯正方法，首先使用配準程序sir對一組太陽高分辨序列圖像T1,T2,....Tm進行配準，得到該組太陽高分辨序列圖像中相鄰幀圖像之間的位移值以及每幀圖像的累加位移值;選取相鄰每四幀圖像Ti1T2J3J4;得到相鄰幀圖像之間的位移值02,!、D3,2、D4,3;始末幀圖像之間的位移值D4,1 ；基于配準過程中存在配準誤差，得到誤差方程(Du+Vd + mw+VsW D4;3+V3)=( D44+V44);其中，￥1、￥2、￥3、￥4,1分別表不02,1、03,2、04,3、D4,1的改正數(shù);根據(jù)最小二乘法原則，通過拉格朗日乘數(shù)法，構造拉格朗日函數(shù)L，對誤差方程中的改正數(shù)分別求偏導數(shù)，令其等于0，得到含有改正數(shù)的方程組，從而得到改正數(shù)V1、V2、V3、V4, !的具體取值;根據(jù)改正數(shù)V1、V2、V3、V4, !的具體取值，得到矯正后的相鄰幀圖像之間的位移值0’2,1、0’3,2、0’4,3;接著選取下相鄰每四幀圖像T3，T4，T5，T6按照上述步驟進行這四幀圖像的位移值矯正，直到這一組太陽高分辨序列圖像的位移值矯正結束;根據(jù)得到的這組矯正后的位移值，重新配準圖像，得到矯正后的一組太陽高分辨序列圖像。
[0021]所述方法的具體步驟如下:
1、首先使用配準程序sir對一組已知X軸方向上實際累加位移值為dxi，dx2,…dx2Q0的太陽高分辨序列圖像T1J2,....T2qi進行后幀對前幀的配準，得到該組太陽高分辨序列圖像中相鄰幀圖像之間的位移值D2,1，D3,2，......D2Ql, 2QQ以及每幀圖像的累加位移值Al，A2，......A2000
[0022]2、對一組太陽高分辨序列圖像T1J2,....T2qi進行誤差矯正，具體步驟如下:
2.1、選取相鄰每四幀圖像進行一次誤差矯正的策略，選取相鄰每四幀圖像T1J^T3,T4 ；得到相鄰幀圖像之間的位移值D2,1、D3, 2、D4, 3 ;始末幀圖像之間的位移值D4,1 ；
2.2、根據(jù)四幀圖中每幀圖像的位移值關系，分別列出關系式02,1+03,2+04,3=04,1』2,1為第二幅圖和第一幅圖配準出來的位移，D3,2為第三幅圖和第二幅圖配準出來的位移值，D4,3為第四幅圖和第三幅圖配準出來的位移值。由于配準過程中，配準程序存在配準誤差使得關系式存在閉合誤差W。利用平差的方法對所給關系式中的位移值分別加改正數(shù)V，使關系式成立。由此得到誤差方程(D2,l+Vl) + (D3,2+V2) + ( D4,3+V3) = ( D4,1+V4, l)；
2、3、根據(jù)最小二乘法這一原則，通過拉格朗日乘數(shù)法，構造拉格朗日函數(shù)L，對誤差方程中的改正數(shù)分別求偏導數(shù)，令其等于O，得到含有改正數(shù)V的方程組;從而通過解方程組得到改正數(shù)￥1、￥2、￥3、￥4,1的具體取值;其中丄_12+￥22+ V32+ V4,ι2+λ(W-V1-V2- V3+V4, i),f(Vl,V2,V3, V4，i)= Vi2+V22+ V32+V4,i2為最小二乘法得到的目標函數(shù)，W-V1-V2-VAV4, ι=0為約束條件，λ表示拉格朗日乘數(shù)，w表示配準過程中存在配準誤差使得關系式存在的閉合誤差；
2.4、根據(jù)得到的改正數(shù)V1J2J3J4ll的具體取值，每幀圖像的位移值加上改正數(shù)即為矯正后的位移值。矯正后位移值 D’2,1= D2,l+Vl，D’3,2= D3,2+V2，D’4,3= D4,3+V3，D’4, 1= D4,l+V4, I；
2.5、依據(jù)選取的相鄰每四幀圖進行誤差矯正的策略，接著選取下四幀圖像1'3，1'4，1'5，1'6按照步驟2.1-2.4進行矯正，對于出現(xiàn)的兩個不同的矯正值D’4,3，取其平均值作為最后D’4,3的值。直到一組太陽高分辨序列圖像矯正結束;從而得到整組太陽高分辨序列圖像的矯正位移值。X軸上矯正后位移值效果如圖15所示。
[0023]用該組序列圖像的X軸上的實際累加位移值dx分別與配準得到的累加位移值A1,
A2，......A2QQ以及矯正后累加位移值A ’ I，A ’ 2，......A ’ 2QQ相減，得到相應的差值。差值能更好的反應矯正效果，X軸上差值如圖16所示。同樣的方法得出Y軸上矯正后的位移值，Y軸上的差值如圖17所示；
3、根據(jù)步驟2得到的矯正后的位移值，重新配準圖像，得到矯正后的一組太陽高分辨序列圖像。
[0024]實施例5:如圖1-17所示，一種太陽高分辨序列圖像配準誤差的矯正方法，一種太陽高分辨序列圖像配準誤差的矯正方法，首先對一組太陽高分辨序列圖像進行配準，得到一組太陽高分辨序列圖像中相鄰幀圖像之間的位移值以及每幀圖像的累加位移值;然后對一組太陽高分辨序列圖像進行誤差矯正:選取相鄰每三幀圖像，得到相鄰幀圖像之間的位移值、始末幀圖像之間的位移值;基于配準過程中存在配準誤差，得到誤差方程;根據(jù)最小二乘法原則，通過拉格朗日乘數(shù)法，構造拉格朗日函數(shù)，對誤差方程中的改正數(shù)分別求偏導數(shù)，令其等于0，得到含有改正數(shù)的方程組，從而得到改正數(shù)的具體取值;根據(jù)改正數(shù)的具體取值，得到矯正后的相鄰幀圖像之間的位移值;接著選取下相鄰每三幀圖像進行矯正，直到一組太陽高分辨序列圖像矯正結束;最后根據(jù)得到的矯正后的位移值，重新配準圖像，得到矯正后的一組太陽高分辨序列圖像。
[0025]所述方法的具體步驟如下:
Stepl、對一組太陽高分辨序列圖像T1J2,....!\進行配準，得到一組太陽高分辨序列圖像中相鄰幀圖像之間的位移值以及每幀圖像的累加位移值;其中相鄰幀圖像之間的位移值表示第j-Ι幀與第j幀兩幅相鄰幀圖像之間配準之后的位移值，第j幀圖像的累加位移值、取值為第I幀圖像至第j幀圖像之間所有相鄰幀圖像之間的位移值之和；i表示一組太陽尚分辨序列圖像為i幀；
Step2、對一組太陽高分辨序列圖像T1J2,....T1進行誤差矯正，具體步驟如下:5七叩2.1、選取相鄰每三幀圖像1'」-1，1'」，1>1;得到相鄰幀圖像之間的位移值0」,>1、Dj+ij ；始末幀圖像之間的位移值Dj+1, η ;
Step2.2、基于配準過程中存在配準誤差，得到誤差方程(Dj^+Vnhd+u+Vj) =(Dj+i,j—i+Vj+i,j—I);其中，Vj-1、Vj、Vj+i,j—I分別表不Dj,j—1、Dj+i,j、Dj+i,j—I的改正數(shù);
Step2.3、根據(jù)最小二乘法原則，通過拉格朗日乘數(shù)法，構造拉格朗日函數(shù)L，對誤差方程中的改正數(shù)分別求偏導數(shù)，令其等于O，得到含有改正數(shù)的方程組，從而得到改正數(shù)Vn、Vj、Vj+1, j-1 的具體取值；其中，L=Vj-12+Vj2+Vj+i; j-12+A(w-Vj-1-Vj+Vj+i; j-1), λ 表示拉格朗日乘數(shù)，w表示配準過程中存在配準誤差使得關系式存在的閉合誤差；
3七6口2.4、根據(jù)改正數(shù)￥」-1、￥」、￥」+1,」-1的具體取值，得到矯正后的相鄰幀圖像之間的位移值D’j,j—1、D’j+i,j、D’j+i,j—I;其中，D，j,j-1=Dj,j-ι+Vj-1、D，j+i,j=Dj+i,j+Vj、D，j+i,j-1=Dj+i,j-1+Vj+u-1;
Step2.5、接著選取下相鄰每三幀圖像Tj+1，Tj+2，Tj+3按照步驟Step2.l_Step2.4進行矯正，直到一組太陽高分辨序列圖像矯正結束；
Step3、根據(jù)步驟St印2得到的矯正后的位移值，重新配準圖像，得到矯正后的一組太陽高分辨序列圖像。
[0026]所述選取相鄰每三幀圖像能替換成選取相鄰每s幀；其中，se[3，i]，若出現(xiàn)多個矯正后的相同相鄰幀圖像之間的位移值時，取其平均值;i表示一組太陽高分辨序列圖像為
[0027]實施例6:如圖1-17所示，一種太陽高分辨序列圖像配準誤差的矯正方法，一種太陽高分辨序列圖像配準誤差的矯正方法，首先對一組太陽高分辨序列圖像進行配準，得到一組太陽高分辨序列圖像中相鄰幀圖像之間的位移值以及每幀圖像的累加位移值;然后對一組太陽高分辨序列圖像進行誤差矯正:選取相鄰每三幀圖像，得到相鄰幀圖像之間的位移值、始末幀圖像之間的位移值;基于配準過程中存在配準誤差，得到誤差方程;根據(jù)最小二乘法原則，通過拉格朗日乘數(shù)法，構造拉格朗日函數(shù)，對誤差方程中的改正數(shù)分別求偏導數(shù)，令其等于0，得到含有改正數(shù)的方程組，從而得到改正數(shù)的具體取值;根據(jù)改正數(shù)的具體取值，得到矯正后的相鄰幀圖像之間的位移值;接著選取下相鄰每三幀圖像進行矯正，直到一組太陽高分辨序列圖像矯正結束;最后根據(jù)得到的矯正后的位移值，重新配準圖像，得到矯正后的一組太陽高分辨序列圖像。
[0028]所述選取相鄰每三幀圖像能替換成選取相鄰每s幀；其中，se [3，i ]，若出現(xiàn)多個矯正后的相同相鄰幀圖像之間的位移值時，取其平均值;i表示一組太陽高分辨序列圖像為1幀。
[0029]實施例7:如圖1-17所示，一種太陽高分辨序列圖像配準誤差的矯正方法，一種太陽高分辨序列圖像配準誤差的矯正方法，首先對一組太陽高分辨序列圖像進行配準，得到一組太陽高分辨序列圖像中相鄰幀圖像之間的位移值以及每幀圖像的累加位移值;然后對一組太陽高分辨序列圖像進行誤差矯正:選取相鄰每三幀圖像，得到相鄰幀圖像之間的位移值、始末幀圖像之間的位移值;基于配準過程中存在配準誤差，得到誤差方程;根據(jù)最小二乘法原則，通過拉格朗日乘數(shù)法，構造拉格朗日函數(shù)，對誤差方程中的改正數(shù)分別求偏導數(shù)，令其等于0，得到含有改正數(shù)的方程組，從而得到改正數(shù)的具體取值;根據(jù)改正數(shù)的具體取值，得到矯正后的相鄰幀圖像之間的位移值;接著選取下相鄰每三幀圖像進行矯正，直到一組太陽高分辨序列圖像矯正結束;最后根據(jù)得到的矯正后的位移值，重新配準圖像，得到矯正后的一組太陽高分辨序列圖像。
[0030]實施例8:如圖1-17所示，一種太陽高分辨序列圖像配準誤差的矯正方法，一種太陽高分辨序列圖像配準誤差的矯正方法，首先對一組太陽高分辨序列圖像進行配準，得到一組太陽高分辨序列圖像中相鄰幀圖像之間的位移值以及每幀圖像的累加位移值;然后對一組太陽高分辨序列圖像進行誤差矯正:選取相鄰每三幀圖像，得到相鄰幀圖像之間的位移值、始末幀圖像之間的位移值;基于配準過程中存在配準誤差，得到誤差方程;根據(jù)最小二乘法原則，通過拉格朗日乘數(shù)法，構造拉格朗日函數(shù)，對誤差方程中的改正數(shù)分別求偏導數(shù)，令其等于0，得到含有改正數(shù)的方程組，從而得到改正數(shù)的具體取值;根據(jù)改正數(shù)的具體取值，得到矯正后的相鄰幀圖像之間的位移值;接著選取下相鄰每三幀圖像進行矯正，直到一組太陽高分辨序列圖像矯正結束;最后根據(jù)得到的矯正后的位移值，重新配準圖像，得到矯正后的一組太陽高分辨序列圖像。
[0031]所述方法的具體步驟如下:
Stepl、對一組太陽高分辨序列圖像T1J2,....!\進行配準，得到一組太陽高分辨序列圖像中相鄰幀圖像之間的位移值以及每幀圖像的累加位移值;其中相鄰幀圖像之間的位移值表示第j-Ι幀與第j幀兩幅相鄰幀圖像之間配準之后的位移值，第j幀圖像的累加位移值、取值為第I幀圖像至第j幀圖像之間所有相鄰幀圖像之間的位移值之和；i表示一組太陽尚分辨序列圖像為i幀；
Step2、對一組太陽高分辨序列圖像T1J2,....T1進行誤差矯正，具體步驟如下:5七叩2.1、選取相鄰每三幀圖像1'」-1，1'」，1>1;得到相鄰幀圖像之間的位移值0」,>1、Dj+ij ；始末幀圖像之間的位移值Dj+1, η ;
Step2.2、基于配準過程中存在配準誤差，得到誤差方程(Dj^+Vnhd+u+Vj) =(Dj+i,j—i+Vj+i,j—I);其中，Vj-1、Vj、Vj+i,j—I分別表不Dj,j—1、Dj+i,j、Dj+i,j—I的改正數(shù);
Step2.3、根據(jù)最小二乘法原則，通過拉格朗日乘數(shù)法，構造拉格朗日函數(shù)L，對誤差方程中的改正數(shù)分別求偏導數(shù)，令其等于O，得到含有改正數(shù)的方程組，從而得到改正數(shù)Vn、Vj、Vj+1, j-1 的具體取值；其中，L=Vj-12+Vj2+Vj+i; j-12+A(w-Vj-1-Vj+Vj+i; j-1), λ 表示拉格朗日乘數(shù)，w表示配準過程中存在配準誤差使得關系式存在的閉合誤差；
3七6口2.4、根據(jù)改正數(shù)￥」-1、￥」、￥」+1,」-1的具體取值，得到矯正后的相鄰幀圖像之間的位移值D’j,j—1、D’j+i,j、D’j+i,j—I;其中，D，j,j-1=Dj,j-ι+Vj-1、D，j+i,j=Dj+i,j+Vj、D，i=Dj+i,j-1+Vj+u-1; Step2.5、接著選取下相鄰每三幀圖像Tj+1，Tj+2，Tj+3按照步驟Step2.l_Step2.4進行矯正，直到一組太陽高分辨序列圖像矯正結束；
Step3、根據(jù)步驟St印2得到的矯正后的位移值，重新配準圖像，得到矯正后的一組太陽高分辨序列圖像。
[0032]上面結合附圖對本發(fā)明的【具體實施方式】作了詳細說明，但是本發(fā)明并不限于上述實施方式，在本領域普通技術人員所具備的知識范圍內(nèi)，還可以在不脫離本發(fā)明宗旨的前提下做出各種變化。
【主權項】
1.一種太陽高分辨序列圖像配準誤差的矯正方法，其特征在于:首先對一組太陽高分辨序列圖像進行配準，得到一組太陽高分辨序列圖像中相鄰幀圖像之間的位移值以及每幀圖像的累加位移值;然后對一組太陽高分辨序列圖像進行誤差矯正:選取相鄰每三幀圖像，得到相鄰幀圖像之間的位移值、始末幀圖像之間的位移值;基于配準過程中存在配準誤差，得到誤差方程;根據(jù)最小二乘法原則，通過拉格朗日乘數(shù)法，構造拉格朗日函數(shù)，對誤差方程中的改正數(shù)分別求偏導數(shù)，令其等于O，得到含有改正數(shù)的方程組，從而得到改正數(shù)的具體取值;根據(jù)改正數(shù)的具體取值，得到矯正后的相鄰幀圖像之間的位移值;接著選取下相鄰每三幀圖像進行矯正，直到一組太陽高分辨序列圖像矯正結束；最后根據(jù)得到的矯正后的位移值，重新配準圖像，得到矯正后的一組太陽高分辨序列圖像。2.根據(jù)權利要求1所述的太陽高分辨序列圖像配準誤差的矯正方法，其特征在于:所述方法的具體步驟如下: Stepl、對一組太陽高分辨序列圖像T1J2,....!\進行配準，得到一組太陽高分辨序列圖像中相鄰幀圖像之間的位移值以及每幀圖像的累加位移值;其中相鄰幀圖像之間的位移值表示第j-Ι幀與第j幀兩幅相鄰幀圖像之間配準之后的位移值，第j幀圖像的累加位移值、取值為第I幀圖像至第j幀圖像之間所有相鄰幀圖像之間的位移值之和；i表示一組太陽尚分辨序列圖像為i幀； Step2、對一組太陽高分辨序列圖像T1J2,....T1進行誤差矯正，具體步驟如下: 5七叩2.1、選取相鄰每三幀圖像1>1，1'」，1>1;得到相鄰幀圖像之間的位移值0」,」—1、0」+1,」；始末幀圖像之間的位移值D j+i j-1； Step2.2、基于配準過程中存在配準誤差，得到誤差方程(D^—i+Vj-D + ^+u+Vj) =(Dj+i,j—i+Vj+i,j—i);其中，Vj-1、Vj、Vj+i,j—i分別表不Dj,j—1、Dj+i,j、Dj+i,j—i的改正數(shù); Step2.3、根據(jù)最小二乘法原則，通過拉格朗日乘數(shù)法，構造拉格朗日函數(shù)L，對誤差方程中的改正數(shù)分別求偏導數(shù)，令其等于O，得到含有改正數(shù)的方程組，從而得到改正數(shù)Vn、Vj、Vj+1, j-1 的具體取值；其中，L=Vj-12+Vj2+Vj+i; j-12+A(w-Vj-1-Vj+Vj+i; j-1), λ 表示拉格朗日乘數(shù)，w表示配準過程中存在配準誤差使得關系式存在的閉合誤差； 3七6口2.4、根據(jù)改正數(shù)￥」—1、￥」、￥」+1,」—1的具體取值，得到矯正后的相鄰幀圖像之間的位移值D，j, j-1、D，j+i,j、D，1;其中，D，j,j—i=Dj,j—ι+Vj—1、D，j+i,j=Dj+i,j+Vj、D，i=Dj+i, j—i+Vj+u-1; Step2.5、接著選取下相鄰每三幀圖像Tj+1，Tj+2，Tj+3按照步驟Step2.1-Step2.4進行矯正，直到一組太陽高分辨序列圖像矯正結束； Step3、根據(jù)步驟Step2得到的矯正后的位移值，重新配準圖像，得到矯正后的一組太陽高分辨序列圖像。3.根據(jù)權利要求1或2所述的太陽高分辨序列圖像配準誤差的矯正方法，其特征在于:所述選取相鄰每三幀圖像能替換成選取相鄰每s幀；其中，s e [3，i]，若出現(xiàn)多個矯正后的相同相鄰幀圖像之間的位移值時，取其平均值;i表示一組太陽高分辨序列圖像為i幀。
【文檔編號】G06T7/00GK106097295SQ201610225907
【公開日】2016年11月9日
【申請日】2016年4月13日 公開號201610225907.7, CN 106097295 A, CN 106097295A, CN 201610225907, CN-A-106097295, CN106097295 A, CN106097295A, CN201610225907, CN201610225907.7
【發(fā)明人】馮松, 韓旋吉, 蔣霞, 王 鋒, 鄧輝, 季凱帆, 楊云飛
【申請人】昆明理工大學