采用SIFT特征的高光谱数据自动几何精校正

张佳栋; 李娜; 赵慧洁; 李旭东; 徐秋

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采用SIFT特征的高光谱数据自动几何精校正

张佳栋, 李娜, 赵慧洁, 李旭东, 徐秋

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张佳栋, 李娜, 赵慧洁, 李旭东, 徐秋. 采用SIFT特征的高光谱数据自动几何精校正[J]. 红外与激光工程, 2013, 42(9): 2414-2420.

引用本文:

张佳栋, 李娜, 赵慧洁, 李旭东, 徐秋. 采用SIFT特征的高光谱数据自动几何精校正[J]. 红外与激光工程, 2013, 42(9): 2414-2420.

Zhang Jiadong, Li Na, Zhao Huijie, Li Xudong, Xu Qiu. Automatic geometric precision correction of hyperspectral data based on SIFT feature[J]. Infrared and Laser Engineering, 2013, 42(9): 2414-2420.

Citation:

Zhang Jiadong, Li Na, Zhao Huijie, Li Xudong, Xu Qiu. Automatic geometric precision correction of hyperspectral data based on SIFT feature[J]. Infrared and Laser Engineering, 2013, 42(9): 2414-2420.

采用SIFT特征的高光谱数据自动几何精校正

1.
北京航空航天大学精密光机电一体化技术教育部重点实验室,北京 100191

基金项目:

国家863计划（2008AA12121102，2009AA12Z119）;国家自然科学基金（61008047，61177008）;中国地质调查局项目（1212011120227）;长江学者和创新团队发展计划（IRT0705）

详细信息

作者简介:
张佳栋（1988-），男，硕士生，主要从事高光谱遥感数据应用处理方面的研究。Email：zhang_jiadong@163.com；李娜（1978-），女，讲师，主要从事模式识别、高光谱遥感数据建模及应用处理技术等方面的研究。Email：lina_17@buaa.edu.cn

张佳栋（1988-），男，硕士生，主要从事高光谱遥感数据应用处理方面的研究。Email：zhang_jiadong@163.com；李娜（1978-），女，讲师，主要从事模式识别、高光谱遥感数据建模及应用处理技术等方面的研究。Email：lina_17@buaa.edu.cn

中图分类号: TP751.1

Automatic geometric precision correction of hyperspectral data based on SIFT feature

1.
Key Laboratory of Precision Opto-Mechatronics Technology,Education of Ministry,Beihang University,Beijing 100191,China

摘要: 针对几何精校正过程中人工选取控制点误差大、未考虑高光谱数据光谱特征一致性等问题，提出了基于SIFT特征的自动几何精校正方法。首先提取图像的SIFT特征，利用高光谱数据的地理坐标定位进行局部特征匹配，然后为了进一步提取高精度、分布均匀的控制点，提出了一种分区域的随机采样一致（Random Sample Consensus，RANSAC）算法。利用航空高光谱成像仪Hymap获取的新疆东天山数据进行算法性能的分析与验证，并采用CE90/CE95以及均方根误差等指标进行定位精度的评价，提出的基于SIFT特征的自动几何精校正方法能够达到0.8像元的定位精度，并且校正前后光谱的光谱角小于0.01 rad。
- 几何精校正 /
- 高光谱遥感 /
- 地面控制点 /
- 光谱一致性 /
- 定位精度
Abstract: Duo to including the ground control points that choosed by manual geometric precision correction were not precise, and the existing methods ignorded the spectrum consistency of hyperspectral data, an automatic geometric precision correction method based on SIFT feature was proposed to solve the problems. SIFT feature was extracted from the image and the geographic coordinate of the hyperspectral data was used to accomplish local feature matching. In order to extract high-precision and uniformly distributed ground control points, a sub-regional Random Sample Consensus(RANSAC) algorithm was proposed. The airborne hyperspectral data collected by HyMap in Dongtianshang, Xinjiang Autonomous Region, was used to analyze and validate the performance of the algorithm. The CE90/CE95 and root mean square error were calculated to evaluate the geopositional accuracy. The results show that the automatic geometric correction method based on SIFT feature can achieve 0.8 pixel geopositional accuracy, and the spectrum of the spectrum angle between warp image and corrected image is less than 0.01 radian.
- geometric precision correction /
- hyperspectral remote sensing /
- ground control point /
- spectrum consistency /
- geopositional accuracy

[1]	Di Nan, Li Guiju, Wei Yajuan. Image matching technology based on SIFT for terminal-guiding system[J]. Infrared and Laser Engineering, 2011,40(8): 1589-1593. (in Chinese) 邸男, 李桂菊, 魏雅娟. 采用SIFT 的末制导图像匹配技术[J]. 红外与激光工程, 2011, 40(8): 1589-1593.
[2]
[3]	Li Xiaochang, Zhu Dan. Image registration method based on region selection and scale-invariant feature[J]. Infrared and Laser Engineering, 2012, 41(2): 537-542. (in Chinese) 李小昌,朱丹. 采用尺度不变特征和区域选择的图像配准方法[J]. 红外与激光工程, 2012, 41(2): 537-542.
[4]
[5]
[6]	Wang Hong, Ji Xiaoqiang, Dai Ming, et al. Improved speed up robust feathers matching algorithm[J]. Infrared and Laser Engineering, 2012, 41(3): 811-817. (in Chinese) 王洪, 嵇晓强, 戴明, 等. 一种改进的快速鲁棒性特征匹配算法[J]. 红外与激光工程, 2012, 41(3): 811-817.
[7]	Yang Xiaomin, Wu Wei, Qing Linbo, et al. Image feature extraction and matching technology[J]. Optics and Precision Engineering, 2009, 17(9): 2276-2282. (in Cheses) 杨晓敏, 吴炜, 卿粼波, 等. 图像特征点提取及匹配技术[J]. 光学精密工程, 2009, 17(9): 2276-2282.
[8]
[9]
[10]	Mikolajczyk K, Schmid C. A performance evaluation of local descriptors[J]. IEEE Transactions on Pattern Analysis and Machine Intelligence, 2005, 27(10): 1615-1630.
[11]
[12]	Baltsavias E P, Stallmann D. Metric information extraction from SPOT images and the role of polynomial mapping functions[J]. International Archives of Photogrammetry and Remote Sensing, 1992, 29: 358-364.
[13]
[14]	Lowe D. Distinctive image features from scale-invariant keypoints[J]. International Journal of Computer Vision, 2004, 60(2): 91-110.
[15]	Zhou Wang, Bovik A C, Sheikh H R, et a1. Image quality assessment: from error visibility to structural similarity[J]. IEEE Transactions on Image Processing, 2004, 13(4): 600-612.

[1]	王兆明, 栗孟娟, 于秋跃, 李春林, 赵子跃, 王经华, 吕天斌, 张兆健, 于长锁. 两面共体非球面反射镜光轴一致性高精度测量方法研究 (特邀) . 红外与激光工程, 2023, 52(9): 20230476-1-20230476-8. doi: 10.3788/IRLA20230476
[2]	雷韫璠, 王龙, 钟红军, 张辉, 武延鹏. 基于轨迹一致性检测的空间碎片天基识别方法 . 红外与激光工程, 2022, 51(11): 20220076-1-20220076-10. doi: 10.3788/IRLA20220076
[3]	何泽阳, 邓慧萍, 向森, 吴谨. 融合一致性与差异性约束的光场深度估计 . 红外与激光工程, 2021, 50(11): 20210021-1-20210021-11. doi: 10.3788/IRLA20210021
[4]	王瑞, 苏秀琴, 乔永明, 吕涛, 王轩, 王凯迪. 基于双前馈+双神经网络自适应快速反射镜的解耦控制 . 红外与激光工程, 2021, 50(11): 20210194-1-20210194-7. doi: 10.3788/IRLA20210194
[5]	范明明, 田少卿, 刘凯, 赵嘉鑫, 李云松. 基于梯度方向一致性和特征分解的红外小目标检测算法 . 红外与激光工程, 2020, 49(1): 0126001-0126001(12). doi: 10.3788/IRLA202049.0126001
[6]	汤毅, 粘永健, 何密, 王倩楠, 许可. L_1/2正则化的逐次高光谱图像光谱解混 . 红外与激光工程, 2019, 48(7): 726003-0726003(9). doi: 10.3788/IRLA201948.0726003
[7]	姜宇, 李娜, 孟令杰, 蔡辉, 巩学美, 赵慧洁. 基于误差分析的岩芯高光谱数据几何校正方法 . 红外与激光工程, 2018, 47(5): 526004-0526004(8). doi: 10.3788/IRLA201847.0526004
[8]	刘先一, 张志利, 周召发, 张西辉, 杨上. 基于数字天顶仪的时间标定方法 . 红外与激光工程, 2017, 46(10): 1017007-1017007(6). doi: 10.3788/IRLA201775.1017007
[9]	叶思熔, 江万寿, 李金龙, 刘晓波. 某大视场机载摆扫红外扫描仪几何成像仿真与误差分析 . 红外与激光工程, 2017, 46(4): 420005-0420005(6). doi: 10.3788/IRLA201746.0420005
[10]	闫勇刚, 邓小玲, 马祥, 欧阳健飞. 人体皮肤彩色视频误差分析及一致性提高 . 红外与激光工程, 2016, 45(S1): 222-226. doi: 10.3788/IRLA201645.S126005
[11]	王琳, 张少辉, 李霄, 邵晓鹏. 应用相位一致性评价多光谱遥感图像条带噪声 . 红外与激光工程, 2015, 44(10): 3148-3154.
[12]	张新帅, 周召发, 黄先祥. 改进的数字天顶仪定位方法 . 红外与激光工程, 2015, 44(4): 1254-1259.
[13]	李子扬, 钱永刚, 申庆丰, 王宁, 刘耀开, 马灵玲, 孔祥生. 基于高光谱数据的叶面积指数遥感反演 . 红外与激光工程, 2014, 43(3): 944-949.
[14]	王敏, 黄成功, 郭正红, 许振领, 亓凤杰, 李华. 红外成像导引头闭环注入式仿真试验系统设计及一致性分析 . 红外与激光工程, 2014, 43(10): 3211-3216.
[15]	王书民, 张爱武, 胡少兴, 孙卫东, 孟宪刚, 赵文吉. 线推扫式高光谱相机侧扫成像几何校正 . 红外与激光工程, 2014, 43(2): 579-585.
[16]	吕其英, 李立京, 王洪波, 李勤, 钟翔. φ-OTDR的分布式光纤扰动传感系统光源参数影响 . 红外与激光工程, 2014, 43(12): 3918-3923.
[17]	潘雪涛, 高晓俭, 谷牧, 孟飞, 蔡建文. 接触线几何参数CCD交汇测量分辨率及精度分析 . 红外与激光工程, 2014, 43(11): 3627-3632.
[18]	丁玲, 唐娉, 李宏益. 基于ISOMAP的高光谱遥感数据的降维与分类 . 红外与激光工程, 2013, 42(10): 2707-2711.
[19]	蔡辉, 李娜, 赵慧洁. 基于本征模函数的高光谱数据特征提取方法 . 红外与激光工程, 2013, 42(12): 3475-3480.
[20]	王茂芝, 郭科, 徐文皙. 基于集群和GPU的高光谱遥感影像并行处理 . 红外与激光工程, 2013, 42(11): 3070-3075.

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采用SIFT特征的高光谱数据自动几何精校正

1. 北京航空航天大学精密光机电一体化技术教育部重点实验室,北京 100191

作者简介:
张佳栋（1988-），男，硕士生，主要从事高光谱遥感数据应用处理方面的研究。Email：zhang_jiadong@163.com；李娜（1978-），女，讲师，主要从事模式识别、高光谱遥感数据建模及应用处理技术等方面的研究。Email：lina_17@buaa.edu.cn

张佳栋（1988-），男，硕士生，主要从事高光谱遥感数据应用处理方面的研究。Email：zhang_jiadong@163.com；李娜（1978-），女，讲师，主要从事模式识别、高光谱遥感数据建模及应用处理技术等方面的研究。Email：lina_17@buaa.edu.cn

收稿日期: 2013-01-08
修回日期: 2013-02-15
刊出日期: 2013-09-25

基金项目:

国家863计划（2008AA12121102，2009AA12Z119）;国家自然科学基金（61008047，61177008）;中国地质调查局项目（1212011120227）;长江学者和创新团队发展计划（IRT0705）

中图分类号: TP751.1

关键词:

摘要: 针对几何精校正过程中人工选取控制点误差大、未考虑高光谱数据光谱特征一致性等问题，提出了基于SIFT特征的自动几何精校正方法。首先提取图像的SIFT特征，利用高光谱数据的地理坐标定位进行局部特征匹配，然后为了进一步提取高精度、分布均匀的控制点，提出了一种分区域的随机采样一致（Random Sample Consensus，RANSAC）算法。利用航空高光谱成像仪Hymap获取的新疆东天山数据进行算法性能的分析与验证，并采用CE90/CE95以及均方根误差等指标进行定位精度的评价，提出的基于SIFT特征的自动几何精校正方法能够达到0.8像元的定位精度，并且校正前后光谱的光谱角小于0.01 rad。