ENVI学习总结（六）——图像自动配准

远方~ · 发表于 2020-8-5 14:41

6. 图像自动配准

6.1 内容介绍

经常在实际数据生产中会遇到，同一地区的图像或者相邻地区有重叠区的图像，由于几何校正误差的原因，重叠区的相同地物不能重叠，这种情况对图像的融合、镶嵌、动态监测等应用带来很大的影响。遇到这种情况，可以利用重叠区的匹配点和相应的计算模型进行精确配准。

图像配准(Image Registration)就是将不同时间、不同传感器（成像设备）或不同条件下（天候、照度、摄像位置和角度等）获取的两幅或多幅图像进行匹配、叠加的过程。

使用 Image Registration Workflow 对两幅几何位置有偏差的影像进行配准。Image Registration Workflow，它是自动、准确、快速的影像配准工作流，将繁杂的参数设置步骤集成到统一的面板中，在少量或者无需人工干预的情况下能快速而准确的实现影像间的自动配准。数据包括一对相同分辨率、不同成像时间的数据，一对不同分辨率、相同成像时间的全色和多光谱数据，具体情况如下：

6.2 详细操作步骤

Image Registration Workflow 工具需要两幅影像，其中一幅是基准影像，另一幅则是待配准影像。配准工具支持的数据格式有：ENVI, TIFF, NITF, JPEG 2000, JPEG, Esri® raster layer、 Geodatabase raster、Web Services。基准图像必须包括标准的地图坐标或者 RPC 信息，不能是像素坐标、有坐标没有投影信息（arbitrary 坐标信息）和伪坐标（pseudo）；待配准影像没有严格约束，但如果没有坐标信息，需要手动选择至少 3 个同名点。如果可输入的影像数据中某一个具有更高的定位精度，或是正射影像，那么最好用这个影像作为基准影像。

Image Registration Workflow 工具中进行图像自动配准的特定步骤如下：

选择图像配准的文件；

生成 Tie 点；

检查 Tie 点和待配准图像；

输出图像配准的结果。

整个过程是在流程化操作 Image Registration Workflow 工具中完成的。

6.2.1 相同分辨率影像的图像配准

以两幅具有一定重叠区的、已做过几何校正的 Spot5 影像为例，数据在“…\07.图像自动配准\数据\ spot5”中。

第一步：选择图像配准的文件

（1）打开 01-b.img 和 02-b.img 图像，在工具选择 Portal 工具，浏览两个数据叠加情况，发现有一定的偏差如图6.2.1。

图6.2.1 两个图像叠加显示

（2）在 Toolbox 中，打开/Geometric Correction/Registration/Image Registration Workflow，启动自动配准的流程化工具，Base Image File 选择基准影像 01-b.img，Warp Image File 选择待配准影像 02-b.img，点击 Next如图6.2.2。

图6.2.2 选择输入文件

第二步：自动生成 Tie 点

默认参数设置能满足大部分的图像配准需求，本练习选择默认参数设置，以下是对三个选项中的参数说明。

（1）在 Tie Points Generation 面板中，选择 Main 选项如图6.2.3。

图6.2.3 Tie 点参数设置面板各参数说明如下：

匹配算法（Matching Method）：提供两种算法，Cross Correlation：一般用于相同形态的图像，如都是光学图像；Mutual Information：一般用于不同形态的图像，如光学-雷达图像，热红外、可见光等。

最小 Tie 点匹配度阈值（Minimum Matching Score）：自动找点功能会给找到的点计算一个分值，分值越高精度越高。当找到的 Tie 点低于这个阈值，则会自动删除不参与校正。阈值范围 0-1。

几何模型（Geometric Model）：提供三种过滤 Tie 点的几何模型，不同模型适用不同类型的图像，以及需要设置不同的参数。

Fitting Global Transform：适合绝大部分的图像。还需要设置以下两个参数：

变换模型（Transform）：包括一次多项式 First-Order Polynomial 和放射变化RST。

每个连接点最大允许误差（Maximum Allowable Error Per Tie Point）：这个值越大，保留的 Tie 越多，当精度约差。

Frame Central Projection：适合于框幅式中心投影的航空影像数据。

Pushbroom Sensor：适合带有 RPC 文件的图像。

（1）Seed Tie Points 选项：

在这个面板中，可以实现对种子点（同名点）的读入、添加或者删除。以下两种情况需要手动选择 Seed Tie：如果待配准影像没有坐标信息，需要手动选择至少 3 个同名点，即这里的种子点。当基准影像或者待校正影像质量非常差，如地物变化很明显等情况，可以手动选择几个 Seed Tie 点，这样可以提高自动匹配的精度如图6.2.4。