快速精确的多模态遥感影像自动配准

来源：慧天地

近日，西南交通大学地球科学与环境工程学院测绘遥感信息系的叶沅鑫副教授团队在遥感领域顶级学术期刊《IEEE TransactionGeoscience and Remote Sensing》发表了研究论文“Fast and RobustMatching for Multimodal Remote Sensing Image Registration”。目前，该论文的方法已经获得中国发明专利授权, 国际发明专利正在申请中，而且该方法已经被国内一家上市公司使用，达到了工程化应用的程度，成功地实现了科研成果转化，相关代码(matlab)已在论文中公开, 下载地址为：

https://www.dropbox.com/s/xi32m3ovmc7b0hh/CFOG%20matching%20-%20mex.rar?dl=0（VPN下载）

高精度的影像配准对于影像融合，变化检测，地形测图等诸多遥感用起着关键作用。近几十年来，虽然影像配准技术得到了快速的发展，但多模态遥感影像(光学、红外、SAR、LiDAR和栅格地图等)的自动精确配准依然是国际遥感领域尚未解决的难题。目前，国际上的一些主流商业软件(如ERDAS、ENVI和PCI等)还不能有效地实现多模态影像的自动配准，在实际生产中，多模态遥感影像的配准通常需要人工选取同名点，这种方法费时费力，而且人为主观因素会导致不同程度的配准误差，降低了生产效率。因此，研发一种自动、快速、高精度的多模态遥感影像配准方法有着较大的业务需求和应用前景。

针对这一难题，本研究根据多模态影像间结构属性相似的现象，构建了一种快速鲁棒地的自动匹配框架。该框架可以整合各种局部特征描述进行多模态影像匹配。另外，本研究还构建了一种新颖的特征描述符—channel features oforientated gradients (CFOG), 将其应用于所构建的匹配框架中，其匹配精度和效率都明显优于传统的方法和目前的商业软件。图1显示了本研究的匹配效果。该匹配框架的核心主要包括了两个部分：(1) 利用结构特征来构建匹配相似性测度，可有效抵抗影像间的非线性辐射差异. (2) 利用快速傅里叶变换来加速影像匹配。 

（a）光学和SAR影像匹配同名点

（b）光学和地图影像匹配同名点

图1 多模态遥感影像匹配效果图 

此外，叶沅鑫副教授团队基于论文的方法还研发了一套多模态遥感影像自动配准系统（图2），该系统可快速精确地实现多模态遥感影像的自动配准。

图2  多模态遥感影像自动配准系统 

叶沅鑫副教授在多模态遥感影像配准方面做了大量工作和贡献，曾荣获第23届(2016年)国际摄影测量与遥感大会(4年一届)和2017年国际摄影测量与遥感地球空间周(2年一届)的最佳青年论文奖，以及地理信息科技进步一等奖和测绘科技进步二等奖，并受邀到德国航天局和慕尼黑工业大学以及武汉大学做专题学术报告。 

原文：

Yuanxin Ye, Lorenzo Bruzzone, Jie Shan, Francesca Bovolo,and Qing Zhu. Fast and Robust Matching for Multimodal Remote Sensing ImageRegistration. IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing, 2019, 57(11):9059-9070.