文档介绍：28技术交流测绘技术装备第15卷2013年第3期多波束图像与侧扫声纳图像的配准及融合欧阳壮志1欧阳明达2(;)摘要:针对侧扫声纳图像和多波束图像的互补性特征,从图像的轮廓线段中提取特征点,采取多项式拟合的方法实现了图像的配准,对配准后的图像分别采用加权和小波的方法进行融合处理,并通过信息熵等进行图像质量评价。MATLAB仿真实验表明,该方法能够更加有效地提取海底图像特征,达到对海底图像定量分析和精确解释的目的。关键词:多波束图像侧扫声纳图像配准融合1引言多波束测深系统,能够精确、快速地测出沿航线一定宽度内水下目标的大小、形状和高低变化,通过获得高密度、高精度测点位置信息和海底图像信息,可靠地描绘出海底地形地貌。多波束图像具有分辨率低、图像质量差、随机干扰因素多、不直观、可读性差和无法实时比对等缺点[1]。侧扫声纳系统可以获得直观的海底地貌形态、沉积物类型等方面的信息,在成像的同时也可给出同多波束声纳系统一样但位置精度较差的全覆盖水深[2,3]。它以获得高分辨率海底图像为主,以测深为辅。由此可见,两者的成果具有极强的互补性,因而,在实践过程中,如果能够将高分辨率的侧扫声纳图像和多波束图像相互融合,可对海底进行全面、定性、定量分析和精确解释,对实现海底地形地貌的认知、水下目标的探测、海底地质结构的鉴别和分类等都具有重要的意义[4]。2 点特征的提取点特征的提取是声纳图像配准的关键步骤,点特征的精度也影响着配准的精度。不同的海底地质反映在多波束图像和声纳图像之上呈现出不同的灰度以及形状特征,设定侧扫声纳图像为参考图像,从参考图像和待配准图像中提取控制结构。配准点的选取须遵循以下原则:①两幅声纳图像上配准点的特征必须保持一致,一般是两幅图像中都共同拥有的标记,比如海底山脉轮廓,海沟以及海底的岩石呈现在图像上的灰度特征。②选择的配准点相对要分散,尽量不要集中在某个区域。③配准点的数量要恰当,不能过多也不能过少,配准点太少会影响配准精度,如果太多则影响配准速度[5]。 图像匹配图像匹配就是以侧扫声纳图像为参考,将多波束图像经过旋转、平移和缩放,使得两者在几何关系上完全一致,即是用一定的算法自动识别像对上同名像点或同名目标的过程[1]。如本文实验过程中采用的多项式模型。 一致性检验由于并非是同源图像,以及在图像获取过程中,受到波束角、波浪、海底地形影响,使图像产生了诸多方面的不一致,在配准的过程中必然产生误匹配。一致性检验包括偏移一致性检验和粗差剔除,如果所有的点能够正确匹配,那么指标误差相对较小,当存在一个或多个误匹配的时候,指标误差将会变大。对于指标误差影响最大的点,我们应当剔除,这个过程一直继续到指标误差落在了指定的阈值范围之内,就可以认为克服了不一致的影响。 图像变换图像变换即由两幅图像相对应的特征点,利用一定的方法得到图像之间的变换系数,然后将图像进行相应的几何变换,使之处于同一坐标之下。 多项式配准的方法因具有原理直观、方法简单的优势,多项式模型配准影像是实践中经常使用的方法。该模型直接对影像变形本身进行数学模拟,由于海底图像几何变形是由很多种因素引起的,变化规律极其复杂,难以