CN101807295A - 一种遥感图像无缝镶嵌拼接线的生成方法 - Google Patents

一种遥感图像无缝镶嵌拼接线的生成方法 Download PDF

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Abstract

一种图像镶嵌中自动拼接线的生成方法，属于图像数据处理方法，解决了现有图像镶嵌方法无法自动生成任意图像形状重叠区的拼接线，拼接线不是最优拼接线的问题。本发明包括：(1)初始化双轮廓；(2)自动收缩；(3)拼接线提取。本发明有效的解决了当两幅图像有效区域不为四边形时，无法自动依靠几何关系自动生成拼接线的问题；通过双轮廓收缩算法全自动生成最优拼接线，将其用于图像镶嵌，使镶嵌结果有着非常良好的视觉效果，大大提高了镶嵌算法的灵活性和精确性。

Description

一种遥感图像无缝镶嵌拼接线的生成方法
技术领域
本发明属于图像数据处理领域，具体涉及一种遥感图像无缝镶嵌时拼接线的全自动生成方法。
背景技术
遥感图像镶嵌是将两幅或多幅遥感图像(它们有可能是在不同的成像条件下获取的)拼在一起，构成一幅整体图像的技术过程。在遥感影像处理中，为了获得更大范围的地面影像，通常需要将多幅(景)遥感图像拼成一幅影像图，在这个过程中，图像镶嵌是非常重要的一步。目前较新且效果较好的遥感图像无缝镶嵌方法主要是以羽化(Feathering)为代表的无缝镶嵌，(参见文献：朱述龙，钱曾波.遥感影像镶嵌时拼接缝的消除方法[J].遥感学报，2002，6(3)：183-187)。以羽化为代表的无缝镶嵌算法中最重要的一步是拼接线的选择，拼接线的选择直接影响着镶嵌结果的好坏。目前国内外常用软件(如ERDAS，ImageInfo等)根据重叠区的几何形状(四边形)来自动生成拼接线，针对某些不规则重叠区域则需手动生成拼接线。同时，拼接线是为了充分利用重叠区来进行两幅图像的平滑过渡，因此最优的拼接线应将重叠区分成最均匀的两块，而目前所有的拼接线自动生成算法均不能满足这一要求。另外，由于不同时相的遥感图像亮度会有较大差异，直方图匹配(参考文献：Rafael C.Gonzalez.Richard E.Wood.Digital Image Processing SecondEdition[M].Boston：Addison-Wesley Longman Publishing Co.1992)技术经常用来调整两幅图像的亮度差异。
发明内容
本发明提出一种遥感图像自动无缝镶嵌拼接线的全自动生成方法，解决现有方法因无法自动生成最优拼接线造成镶嵌效果不佳，或无法全自动镶嵌的问题。
本发明的一种遥感图像无缝镶嵌拼接线生成方法，对于多幅图像的镶嵌可以分解为两两镶嵌。本发明提出一种自动双轮廓收缩算法用于生成最优接边线。该算法无需人工干预，可以快速有效的生成最优的拼接线。
一种遥感图像无缝镶嵌拼接线的生成方法，用于具有重叠区的两幅相邻的输入图像I1，I2的镶嵌，具体步骤为：
(1)初始化双轮廓：定义四种图像像素点的状态分布为STA_A，STA_B，STA_UNKNOW，STA_NULL，对于只属于输入图像I1有效区域的像素，设置其状态为STA_A，对于只属于输入图像I2有效区域的像素，设置其状态为STA_B，对于无效区域的像素，设置其状态为STA_NULL；对于同时属于I1和I2的有效区域内的像素设置状态为STA_UNKNOW，上述两幅图像I1，I2中具有不同状态的各像素分别构成四个不同的状态区域，并得到由该四个状态区域组成的一幅状态图，状态为STA_A的像素构成的状态区域与状态为STA_UNKNOW的像素构成的状态区域UNKNOW的交界，以及状态为STA_B的像素构成的状态区域与所述状态区域UNKNOW构成的状态区域的交界，称为所述状态图的两个初始轮廓，即完成所述状态图双轮廓的初始化；
(2)自动收缩：将上述两个初始轮廓按照以下方式进行收缩，即分别统计每个状态为STA_UNKNOW的像素的邻域像素中状态为STA_A和STA_B的像素个数numA和numB，并进行如下运算：
Figure GDA0000020198390000031
其中，Su表示状态为STA_UNKNOW的像素运算一次以后的状态，重复上述运算过程，直到所述状态图中无状态为STA_UNKNOW的像素，此时，两个初始轮廓线合并为一条轮廓线；
(3)拼接线提取：对于每一个状态为STA_B的像素点，统计其邻域像素中状态为STA_A的个数numA′，并进行如下处理：
其中SB表示状态为STA_B的像素运算一次以后的状态，STA_MID为设定的第五种图像像素点状态，
得出的所有状态为STA_MID的像素点即形成为所述无缝镶嵌的拼接线。
本发明有效的解决了当两幅图像有效区域不为四边形时，无法自动依靠几何关系自动生成拼接线的问题；通过双轮廓收缩算法全自动生成最优拼接线用于图像镶嵌，使镶嵌结果有着非常良好的视觉效果，大大提高了镶嵌算法的灵活性和精确性。
附图说明
图1是本发明的流程图；
图2(a)是用于镶嵌的第1幅输入图；
图2(b)是用于镶嵌的第2幅输入图；
图2(c)是初始化后的双轮廓图；
图2(d)是自动收缩50次后的双轮廓图；
图2(e)是合并后的双轮廓图；
图2(f)是镶嵌输出图；
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明做详细说明。
(1)初始化双轮廓。定义四种图像像素值的状态，即STA_A，STA_B，STA_UNKNOW，STA_NULL。用于镶嵌的两幅输入图像I1，I2为相邻的具有重叠区的两幅图像。对于只属于输入图像I1有效区域的像素，设置它的状态为STA_A，对应的只属于I2有效区域的像素设置状态为STA_B，对于无效区域的像素，设置状态为STA_NULL；对于重叠的有效区域的像素设置状态为STA_UNKNOW，上述两幅图像I1，I2中具有不同状态的各像素分别构成四个不同的状态区域，并得到由该四个状态区域组成的一幅状态图，状态为STA_A的像素构成的状态区域A和状态为STA_UNKNOW的像素构成的状态区域UNKNOW的交界，以及状态为STA_B的像素构成的状态区域B和上述状态区域UNKNOW构成的状态区域的交界即为所述状态图的两个初始轮廓，从而完成所述状态图双轮廓的初始化。如图2(c)，图中未画出I2中无重叠区域的部分。图中浅灰色区域表示STA_A，深灰色区域表示STA_B，黑色区域表示STA_NULL，白色区域表示STA_UNKNOW，曲线abcd和afed分别代表初始的双轮廓线。
(2)自动收缩。将上述两个初始轮廓按照以下方式进行收缩，即分别统计每个状态为STA_UNKNOW的像素的邻域(若该像素为输入图像边界上的像素或角上的像素，相应的取5邻域和3邻域，否则取8邻域)像素的状态中STA_A和STA_B的个数numA和numB。Su表示STA_UNKNOW的像素运算一次以后的状态，则：
Figure GDA0000020198390000051
重复上述过程，直到状态图中无STA_UNKNOW的点，此时，两条轮廓线合并为一条轮廓线。图2(d)是收缩50次后的状态图。其中曲线abcdefg和abihcdefg分别为此时的双轮廓线。
(3)拼接线提取。对于每一个状态为STA_B的像素点，统计其邻域(若该像素为输入图像边界上的像素或角上的像素，相应的取5邻域和3邻域，否则取8邻域)像素中状态为STA_A的个数numA′。则：
Figure GDA0000020198390000052
其中SB表示状态为STA_B的像素点运算一次以后的状态。根据此公式得到的所有状态为STA_MID的像素点即为最优拼接线。图2(e)为最终状态图，提取出abcdefg曲线即为镶嵌最优拼接线。
提取出镶嵌拼接线后，即可以用于图像的镶嵌处理。
本领域技术人员知道，在图像的镶嵌处理中，羽化镶嵌为目前常用的镶嵌方法。由于输入图像存在色差，在提取出最优拼接线后，进行镶嵌之前一般需要进行匀色处理，如对输入的两幅图像进行直方图匹配等。其中，羽化镶嵌结果可以表示为
I＝w·I1+(1-w)·I2
其中w为用于镶嵌的第1幅图像I1的权重函数，对应的(1-w)为第2幅图像的权重函数。w可由下面的式子计算得出：
其中d(x，y)为点(x，y)到图2(e)中拼接线abcdefg的距离，L为羽化半径，本实施例取L＝20，最后镶嵌出来的结果如图2(f)所示。

Claims (1)

1.一种遥感图像无缝镶嵌拼接线的生成方法，用于具有重叠区的两幅相邻的输入图像I1，I2的镶嵌，具体步骤为。
(1)初始化双轮廓：定义四种图像像素点的状态分布为STA_A，STA_B，STA_UNKNOW，STA_NULL，对于只属于输入图像I1有效区域的像素，设置其状态为STA_A，对于只属于输入图像I2有效区域的像素，设置其状态为STA_B，对于无效区域的像素，设置其状态为STA_NULL；对于同时属于I1和I2的有效区域内的像素设置状态为STA_UNKNOW，上述两幅图像I1，I2中具有不同状态的各像素分别构成四个不同的状态区域，并得到由该四个状态区域组成的一幅状态图，状态为STA_A的像素构成的状态区域与状态为STA_UNKNOW的像素构成的状态区域UNKNOW的交界，以及状态为STA_B的像素构成的状态区域与所述状态区域UNKNOW构成的状态区域的交界，称为所述状态图的两个初始轮廓，即完成所述状态图双轮廓的初始化。
(2)自动收缩：将上述两个初始轮廓按照以下方式进行收缩，即分别统计每个状态为STA_UNKNOW的像素的邻域像素中状态为STA_A和STA_B的像素个数numA和numB，并进行如下运算：
其中，Su表示状态为STA_UNKNOW的像素运算一次以后的状态，重复上述运算过程，直到所述状态图中无状态为STA_UNKNOW的像素，此时，两个初始轮廓线合并为一条轮廓线。
(3)拼接线提取：对于每一个状态为STA_B的像素点，统计其邻域像素中状态为STA_A的个数numA′，并进行如下处理：
其中SB表示状态为STA_B的像素运算一次以后的状态，STA_MID为设定的第五种图像像素点状态，
得出的所有状态为STA_MID的像素点即形成为所述无缝镶嵌的拼接线。
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