Image Matching of Satellite Data Based on Quadrilateral Control Networks

Automatic image matching of satellite data is a difficult process due to the complex characteristics of such image pairs, including significant translation, rotation, scaling and illumination differences. A new method is proposed where, initially, a pre-registration is performed to coarsely align the input and reference images. Next, a dense set of corner points are extracted using the Harris operator. The strongest conjugate corner points are determined and the accuracy is improved by using least squares matching to construct a precise braced quadrilateral control network in the two images. Once the consistency of the established network pairs has been determined, it is used as a framework to match the remaining corner points. Comprehensive evaluations of the proposed method on a variety of image pairs from different sensors prove its efficiency with sub-pixel positional accuracy. Résumé L'appariement automatique d'images satellitales est un processus difficile en raison de la complexité des couples d'images, caractérisés notamment par des translations, rotations, changements d'échelle et différences d'illumination significatifs. Une nouvelle méthode est proposée, dans laquelle la première étape est un recalage préliminaire destinéà aligner grossièrement les deux images du couple. Un ensemble dense de coins est ensuite extrait au moyen d'un opérateur de Harris. Les coins conjugués les mieux corrélés sont déterminés et la précision est améliorée au moyen d'un appariement par moindres carrés pour construire dans chaque image un réseau de points de calage à mailles quadrilatérales. Après vérification de la consistance de ce réseau de couples de points, il sert d'appui pour l'appariement des coins restants. Une évaluation complète de la méthode proposée sur différents couples d'images montre son efficacité pour une précision de localisation subpixel. Zusammenfassung Die automatische Bildzuordnung von Satellitenbildpaaren ist wegen der komplexen Eigenschaften dieser Bildpaare, insbesondere den signifikanten Verschiebungen, Rotationen, Maßstabs- und Beleuchtungsunterschieden ein schwieriger Prozess. Hierzu wird eine neue Methode vorgeschlagen, wozu in einem ersten Schritte eine genäherte Registrierung von Eingabe- und Referenzbild durchgeführt wird. Danach erfolgt die Extraktion eines Satzes dichter, markanter Punkte mit dem Harris Operator. Anschließend werden die besten Zuordnungen zwischen homologen Punkten ermittelt, und die Genauigkeit durch Kleinste Quadr