[發(fā)明專利]一種基于匹配曲線特征的圖像配準(zhǔn)評(píng)估法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310645358.5
• 申請(qǐng)日: 2013-12-05
• 公開（公告）號(hào): CN103632338A
• 公開（公告）日: 2014-03-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李京娜;王剛;李宏光
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 魯東大學(xué)
• 主分類號(hào): G06T3/00
• 分類號(hào): G06T3/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種新的圖像配準(zhǔn)評(píng)估方法——匹配曲線特征評(píng)估法（Matching?Curve?feature?evaluation，MCfe），其特征在于：提出以匹配曲線的峰度、峰偏、峰值以及各曲線峰值間均方根誤差（RMSE）作為定量評(píng)估指標(biāo)，同時(shí)給出各個(gè)評(píng)估指標(biāo)的具體定義，最后根據(jù)峰偏和峰值間RMSE給出定量評(píng)估結(jié)果，具體步驟為：

第一步：對(duì)圖像進(jìn)行配準(zhǔn)，得到配準(zhǔn)參數(shù)；

第二步：以得到的配準(zhǔn)參數(shù)對(duì)原始浮動(dòng)圖像做空間變換，使其與參考圖像配準(zhǔn)；

第三步：以修正的結(jié)構(gòu)相似度函數(shù)MSSIM為測(cè)度，給出配準(zhǔn)后的浮動(dòng)圖像與原始參考圖像的匹配曲線，MSSIM度量值由下式得到：

?????????????????????????（1）

其中為了保證曲線光滑采用樣條插值法，平移以“像素”為單位，旋轉(zhuǎn)角以“度”為單位，平移步長(zhǎng)為0.2?像素，旋轉(zhuǎn)步長(zhǎng)為0.2?°，縮放步長(zhǎng)為0.005；

第四步：計(jì)算匹配曲線的峰度、峰偏、峰值以及峰值間RMSE，具體定義和計(jì)算公式如下：

1）峰度（kurtosis）

????峰度是用來衡量分布的集中程度或分布曲線的尖峭程度的統(tǒng)計(jì)量，它是和正態(tài)分布相比較的，直觀看來，峰度能夠反映上凸函數(shù)曲線峰值附近的尖銳度以及尾部的厚度，其定義為：

???????????????????????（2）

為樣本測(cè)定值，為樣本n次測(cè)定值的平均值，本文引用統(tǒng)計(jì)學(xué)峰度的概念，但不同之處在于樣品測(cè)定值為MSSIM測(cè)度值，這種定義同樣可以衡量匹配曲線在全局最大值附近的集中程度或尖銳程度；

2）峰偏（peak?deviation）

不同于統(tǒng)計(jì)學(xué)的偏度（Skewness），峰偏指全局最大值（即峰值）出現(xiàn)的位置與最優(yōu)位置的偏差，平移、旋轉(zhuǎn)曲線的最優(yōu)位置為0位置，縮放曲線的最優(yōu)位置為1位置，圖像完全對(duì)齊時(shí)，全局最大值將處于最優(yōu)位置，反之，偏離最優(yōu)位置，偏離度由峰偏表示，峰偏理想值為0：

??????????（3）

為匹配曲線的測(cè)度值；

3）峰值（maximum）

峰值指匹配曲線的全局最大值，即，圖像完全對(duì)齊時(shí)，各曲線的峰值大小是一致的；

4）峰值間均方根誤差（Root?Mean?Square?Error，RMSE）

峰值間RMSE反映了各曲線峰值的一致程度，因而也反映圖像之間的對(duì)齊度，即配準(zhǔn)精度，圖像完全對(duì)齊時(shí)，峰值間RMSE理想值為0：

?????????????????????（4）

?????????????????（5）

N為配準(zhǔn)變換的自由度，說明一點(diǎn)，這里的maxinum_RMSE實(shí)際上相當(dāng)于標(biāo)準(zhǔn)誤差；

第五步：給出定量評(píng)估結(jié)果，依次為：

1）計(jì)算匹配曲線平均加權(quán)峰偏

??????????????（6）

m和n分別為圖像的行數(shù)和列數(shù)，為方向平移曲線的峰偏，為方向平移曲線的峰偏，為繞軸旋轉(zhuǎn)曲線的峰偏，為一致縮放曲線的峰偏；

2）給出定量評(píng)估結(jié)果

由匹配曲線平均加權(quán)峰偏和全局最大值的相對(duì)誤差得到評(píng)估指標(biāo)：

?????????????????????????????（7）

由匹配曲線峰偏參數(shù)進(jìn)行空間變換，設(shè)圖像大小為（行列），表示空間變換矩陣，則

??????????????????????????????（8）

其中

，，，

，

則配準(zhǔn)誤差定量評(píng)估值為

????????????????????（9）

其中為整個(gè)圖像的像素個(gè)數(shù)（即），和為映射模型的基準(zhǔn)坐標(biāo)，?和為空間變換后的物理坐標(biāo)；?當(dāng)評(píng)估指標(biāo)evaluation_index?<?1時(shí)，匹配曲線定量評(píng)估值evaluation_RMSE能夠比較準(zhǔn)確反映圖像真實(shí)的配準(zhǔn)誤差，此時(shí)配準(zhǔn)誤差通常小于2像素；當(dāng)evaluation_index?<?1并且evaluation_RMSE?<?1時(shí)，圖像配準(zhǔn)精度一般達(dá)到了亞像素級(jí)。