چکیده
الگوریتم تبدیل ویژگی های نامتغیر با-مقیاس (SIFT) به طور گسترده برای ثبت اپتیکال تصویر اعمال می شود. با این حال، عمدتا به دلیل نویز نقطه ای ضربی، زمانی که SIFT به طور مستقیم برای تصویر روزنه ساختگی رادار (SAR) اعمال شود، دارای یک عملکرد محدود است. در این مقاله، یک روش ثبت جدید SAR ارائه شده است، که بر اساس ترکیبی از SIFT، انتشار غیرخطی، و تجانس فاز است. در الگوریتم پیشنهادی ما، ارائه یک تصویر SAR در چند مقیاس توسط انتشار غیرخطی تولید می شود، زیرا لبه های تصویر را بهتر حفظ می کند، برخلاف صاف نمودن گاوسی که در SIFT اصلی استفاده می شود. برای کاهش تاثیر نویز نقطه ای ضربی، نسبت اپراتور متوسط وزنی نمایی برای محاسبه اطلاعات گرادیان در ساخت فضای مقیاس انتشار غیرخطی استفاده می شود. علاوه بر این، اطلاعات تجانس فاز برای حذف نقاط کلیدی اشتباه در نقاط کلیدی اولیه استفاده می شود. نتایج تجربی در مورد تصاویر SAR چند قطبی بودن، چند بانده و چند زمانی نشان می دهند که الگوریتم ما می تواند عملکرد تطبیق را نسبت به روش مبتنی بر SIFT بهبود دهد که برای تمام جفت تصویر مورد آزمایش، منجر به دقت زیر پیکسل می شود.
مقدمه
روزنه ساختگی رادار (SAR)، یک سیستم تصویربرداری منسجم است که می تواند تصاویری با رزولوشن بالا تولید نماید و تحت همه زمانها و همه شرایط آب و هوایی کار کند. از این رو، برای کاربردهای متنوع، از جمله ترکیب تصویر، نظارت زیست محیطی، آشکارسازی تغییر [1]، و غیره مفید است. به عنوان یک گام اساسی مورد نیاز در این کاربردها، ثبت تصویر به همراستایی تصاویر همان صحنه به دست آمده تحت شرایط تصویربرداری مختلف، مثلاً زمان های مختلف، از دیدگاه های مختلف، و یا توسط سنسورهای مختلف اشاره می نماید.
به تازگی، با توجه به عدم تغییرات آن به مقیاس، چرخش ها، انتقال ها و تابش جزئی و تغییرات نقطه نظر، تبدیل ویژگی نامتغیر با-مقیاس (SIFT) به طور گسترده ای در بسیاری از وظایف پردازش تصویر استفاده شده است. بر اساس ارائه چند-مقیاسی یک تصویر (یعنی، یک سری از تصاویر تفاوت-گاوسی (DoG))، SIFT، نقاط کلیدی ر با جستجوی مقادیر حدی در هرم DoG تشخیص می دهد و سپس توصیف کننده نقطه کلیدی را در تکه های تصویر محلی در اطراف هر نقطه کلیدی محاسبه می نماید. این توصیف کننده، توزیع گرادیان مکانی را در اطراف یک نقطه کلیدی توسط یک بردار 128 بعدی کدگذاری می کند که برای تطبیق زیر استفاده می شود. جزئیات بیشتر در مورد SIFT را می توان در [2] پیدا نمود.
ثبت SAR با استفاده از تجانس فاز و SIFT بر اساس انتشار غیرخطی
در اینجا، SIFT بهبود یافته برای ثبت SAR با جزئیات معرفی شده است. در مقایسه با الگوریتم SIFT اصلی، روش پیشنهادی روی بهبودهای زیر متمرکز است: 1) استفاده از انتشار غیرخطی برای تولید فضای مقیاس در SIFT بهبود یافته. 2) معرفی یک روش قوی برای محاسبه اطلاعات گرادیان مرتبط در NDSS برای تصویر SAR. و 3) ارائه یک مرحله حذف نقطه دورافتاده که بر اساس اطلاعات تجانس فاز است. جزئیات در زیر تشریح خواهد شد.
ایجاد فضای مقیاس با انتشار غیرخطی
GSS مورد استفاده در روش SIFT از کانوولوشن تصویر اصلی با فیلترهای گاوسی در مقیاس های مختلف تولید می شود [2]. هموارسازی گاوسی دارای اثر حذف نویز است؛ با این حال، برخی از جزئیات ریز مهم در تصویر ممکن است از دست برود که ممکن است دارای یک اثر بد در تشخیص ویژگی باشد.
حذف نقطه دورافتاده با استفاده از تجانس فاز
با توجه به وجود نویز نقطه ای ضربی، تعداد زیادی از نقاط کلیدی غیر قابل اعتماد در نقاط کلیدی اولیه تشخیص داده شده توسط رویکرد ما به نظر می رسد. این تطبیقات غیر قابل اعتماد به تناظرات نادرست منجر خواهد شد و بیشتر روی محاسبه صحیح پارامترهای تبدیل تاثیر می گذارد. با در نظر گرفتن این مورد، ما تلاش نموده ایم تا تجانس فاز ر برای از بین بردن نقاط دورافتاده معرفی نماییم. نشان داده شده است که تجانس فاز در برابر تابش و شرایط کنتراست، تغییرناپذیر است. اطلاعات تجانس فاز در تصویر با تجزیه و تحلیل پاسخ فیلتر Gaborلگاریتمی روی جهت و مقیاس های [13] مختلف به دست می آید. حذف نقطه دورافتاده در این مقاله با مراحل زیر انجام شده است:
نتایج و تجزیه و تحلیل تجربی
به منظور بررسی عملکرد الگوریتم پیشنهادی، ما به طور تجربی آن را در چندین جفت از تصاویر واقعی SAR تأیید اعتبار می نماییم، و اطلاعات قبلی متناظر از تصاویر SARدر جدول Iنشان داده شده است. در بخش III-A، ارائه های چند-مقیاسی تصاویر SAR به منظور بررسی اثربخشی NDSS همراه با ROEWA نمایش داده می شوند. در بخش III-B، مقایسه های ثبت بین روش پیشنهادی و دیگران برای نشان دادن برتری روش ما در عملکرد ثبت پیاده سازی می شوند.
عملکرد NDSS
در اینجا، یک مقایسه مختصر از NDSSبا GSS داده می شود. ما ارائه چند-مقیاسی یک تصویر SAR را با استفاده از انتشار غیرخطی و هموارسازی گاوسی ایجاد نمودیم. نتایج به دست آمده در شکل 2نشان داده شده است، که در آن تصاویر در سمت چپ [یعنی شکل. 2 (a)] توسط GSS تولید شده اند، و تصاویر در سمت راست [یعنی، شکل. 2 (b)] نسخه غیرخطی با همان مقیاس ها هستند. در این مقاله، ما از همان تعداد از اکتاوهای O = 4 و زیرسطح S = 3، برای همه روش ها استفاده نمودیم.
مقایسه با سایر روش های ثبت تصویر
در اینجا، سه جفت از تصاویر واقعی SAR برای اعتبارسنجی رویکرد ما از نظر اثربخشی و دقت مورد استفاده قرار می گیرند و تفاوت انتقال دو تصویر در هر جفت تصویر عمدتا شامل انتقال، چرخش، و مقیاس می شود که توسط تبدیل تکراری مدلسازی می شوند. روش ارائه شده با دو روش دیگر مقایسه شده است. الگوریتم تبدیل ویژگی فیلتر دو جانبه نامتغیر با-مقیاس (BFSIFT) [7] به عنوان روش اول برای مقایسه در نظر گرفته شده است، در حالی که SIFT + NDSS روش در نظر گرفته شده دوم است. SIFT+ NDSSدر اینجا به روش ارائه چند-مقیاسی با استفاده از NDSS برای SIFT به جای GSS اصلی اشاره می نماید. یک مقایسه بین SIFT + NDSS و رویکرد ما برای نشان دادن عملکرد روش حذف نقطه دورافتاده ما استفاده می شود.
نتیجه گیری
در این مقاله، یک الگوریتم جدید برای ثبت SARمطرح شده است، که ترکیبی از SIFT، انتشار غیرخطی، و تجانس فاز می باشد. در الگوریتم ما، NDSS با ROEWA برای ارائه چند-مقیاسی تصاویر SARاستفاده می شود، و به طور موثر نویز نقطه ای را کاهش می دهد و جزئیات ریز را در تصویر به طور همزمان حفظ می نماید. ROEWAبرای محاسبه گرادیان در ایجاد فضای مقیاس ما استفاده می شود، و مزایای آن از نظر تجربی بر روی تصویر نشان داده است. در نهایت، اطلاعات تجانس فاز در هر نقطه کلیدی به عنوان یک نشانه برای مردود نمودن نقاط کلیدی نادرست استفاده می شود.
یک مقایسه از روش پیشنهادی با روش NDSS و BFSIFT + SIFT داده شده است و نتیجه نشان داده است که تعداد نقاط کلیدی به دست آمده با استفاده از روش ما بیشتر از BFSIFT با فیلتر دو طرفه است. علاوه بر این، با تجزیه و تحلیل اطلاعات تجانس فاز برای نقاط کلیدی، روش ما دارای یک بهبود قابل توجه در دقت تطبیق است.
این مقاله ISI در سال 2014 در نشریه آی تریپل ای و در مجله نامه های علوم زمین و سنجش از دور، توسط گروه پردازش و فیوژن تصویر سنجش از دور منتشر شده و در سایت ای ترجمه جهت دانلود ارائه شده است. در صورت نیاز به دانلود رایگان اصل مقاله انگلیسی و ترجمه آن می توانید به پست دانلود ترجمه مقاله ثبت تصویر SAR با استفاده از تجانس فاز در سایت ای ترجمه مراجعه نمایید.
