[發明專利]一種基于控制點無偏變換的圖像配準方法及系統

無效

• 申請號: 201110156498.7
• 申請日: 2011-06-10
• 公開（公告）號: CN102201119A
• 公開（公告）日: 2011-09-28
• 發明（設計）人: 楊烜;裴繼紅
• 申請（專利權）人: 深圳大學
• 主分類號: G06T7/00
• 分類號: G06T7/00
• 代理公司: 深圳市威世博知識產權代理事務所(普通合伙) 44280
• 代理人: 何青瓦

技術領域

本發明屬于圖像處理技術領域，尤其涉及一種基于控制點無偏變換的圖像配準方法及系統。

背景技術

圖像配準的目的是尋找兩幅圖像之間的變換，使得圖像中相應目標的位置對準。基于標志點對應關系的配準方法是圖像彈性配準中一類重要的方法，但由于其變換函數采用參數模型，不能保證是可逆的，因此不適用于大形變配準問題。

為了使基于標志點對應關系的配準方法中的變換函數是可逆的，常用的方法是構造目標函數，通過對變換函數增加約束條件，可以得到可逆的變換函數。常用的方法如對B樣條構造的變換函數系數進行約束，以確保變換函數可逆。如果變換函數的Jacobian行列式值恒為正，則變換函數可以保證是可逆的。這些方法構造的變換函數僅僅是可逆的，不能保證是無偏的。如果正向和反向變換函數的Jacobian值在1附近對稱分布，則稱為無偏變換。無偏變換對于圖像配準非常重要，它意味著無論圖像A向圖像B配準，或是圖像B向圖像A配準都可以使同一目標得到配準。目前關于無偏變換的研究比較少，Gholipour定義的對稱代價函數，使源圖像和目標圖像互換后的變換函數互逆，但該方法采用FFD形變模型，計算量較大。Johnson構造了標志點的一致性配準方法，該方法可以使標志點在正、反向的變換達到一致，但會導致標志點對應關系發生較大誤差，還需要引入一致性強度配準進一步調整。Leow定義了變換函數與理想變換之間的對稱KL距離，并定義了對稱目標函數尋找無偏變換函數，但Leow采用的是粘性流體配準模型，計算量仍然很大。

在保證標志點對應關系前提下，構造基于基函數擴展的無偏變換是非常吸引人的，因為這類變換函數可以保證特征點之間的對應關系，同時具有明確的解析式，易于分析，計算簡單，計算量小。但存在以下困難：(1)尋找精確的標志點對應關系比較困難。標志點對應關系往往受局部極值的影響而出現誤差，對配準結果產生嚴重影響；(2)構造無偏變換比較困難，因為基函數擴展的變換函數本身不能保證可逆性，不適用于大形變配準問題。因此很少有文獻討論如何構造基于標志點對應關系的可逆變換，Miller在保證標志點對應關系的前提下構造了微分同胚函數，但該方法采用了光流模型，需要求解偏微分方程，計算復雜，而研究基于標志點對應關系的無偏變換就更少了。

構造基于標志點對應關系的無偏變換需要解決兩個問題：(1)尋找對應的標志點。目前已經提出了許多確定標志點對應關系的方法，具有代表行性的是基于信息論的方法，這些方法都需要在搜索最優的匹配點，如果能提供較好的初始搜索位置，將對提高匹配精度大有幫助。(2)在保證標志點對應關系的前提下，構造基于基函數擴展的無偏變換。如果要保證標志點對應關系，基函數擴展構造的變換函數形式是確定的，其無偏性無法保證，只有通過調整標志點分布的位置，或是在適當的位置添加標志點，可以調整變換函數的無偏性。

發明內容

本發明所要解決的技術問題在于提供一種基于控制點無偏變換的圖像配準方法，旨在解決現有技術應用基于標志點的圖像配準插值時存在的標志點對應關系難以確定，同時變換函數無偏性較差的問題。

本發明是這樣實現的，一種基于控制點無偏變換的圖像配準方法，所述方法包括下述步驟：

步驟A，根據待配準數字圖像中的當前控制點對集合構造當前變換函數；所述當前控制點對集合包含初始源控制點集合和初始目標控制點集合；

步驟B，根據步驟A中構造得到的當前變換函數在當前源控制點周圍選擇新增源控制點，并將新增源控制點的映射位置作為新增目標控制點的初始位置；

步驟C，若步驟B中能找到新增源控制點，則根據變換的無偏性和局部配準度量，調整新增目標控制點；

步驟D，將新增源控制點和新增目標控制點暫時加入到當前控制點對集合中，并計算新變換函數的對稱KL距離，以及圖像全局配準度量；

步驟E，根據圖像全局配準度量的變化量，以及新變換函數的對稱KL距離，確定新增控制點對加入到當前控制點對集合中的概率值；所述新增控制點對包含相對應的新增源控制點和新增目標控制點；

步驟F，若步驟E中計算得到概率值大于隨機產生的概率參考值，則將新增控制點對添加到當前控制點對集合中；

重復步驟A至步驟F。

本發明還提供了一種基于控制點無偏變換的圖像配準系統，包括；

當前變換函數構造單元，用于根據待配準數字圖像中的當前控制點對集合構造當前變換函數；所述當前控制點對集合包含初始源控制點集合和初始目標控制點集合；