[發明專利]一種基于匹配曲線特征的圖像配準評估法

有效

• 申請號: 201310645358.5
• 申請日: 2013-12-05
• 公開（公告）號: CN103632338A
• 公開（公告）日: 2014-03-12
• 發明（設計）人: 李京娜;王剛;李宏光
• 申請（專利權）人: 魯東大學
• 主分類號: G06T3/00
• 分類號: 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評估方法——匹配曲線特征評估法（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）作為定量評估指標，同時給出各個評估指標的具體定義，最后根據峰偏和峰值間RMSE給出定量評估結果，具體步驟為：

第一步：對圖像進行配準，得到配準參數；

第二步：以得到的配準參數對原始浮動圖像做空間變換，使其與參考圖像配準；

第三步：以修正的結構相似度函數MSSIM為測度，給出配準后的浮動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，旋轉角以“度”為單位，平移步長為0.2?像素，旋轉步長為0.2?°，縮放步長為0.005；

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

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計量，它是和正態分布相比較的，直觀看來，峰度能夠反映上凸函數曲線峰值附近的尖銳度以及尾部的厚度，其定義為：

???????????????????????（2）

為樣本測定值，為樣本n次測定值的平均值，本文引用統計學峰度的概念，但不同之處在于樣品測定值為MSSIM測度值，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）

不同于統計學的偏度（Skewness），峰偏指全局最大值（即峰值）出現的位置與最優位置的偏差，平移、旋轉曲線的最優位置為0位置，縮放曲線的最優位置為1位置，圖像完全對齊時，全局最大值將處于最優位置，反之，偏離最優位置，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，圖像完全對齊時，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齊度，即配準精度，圖像完全對齊時，峰值間RMSE理想值為0：

?????????????????????（4）

?????????????????（5）

N為配準變換的自由度，說明一點，這里的maxinum_RMSE實際上相當于標準誤差；

第五步：給出定量評估結果，依次為：

1）計算匹配曲線平均加權峰偏

??????????????（6）

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

2）給出定量評估結果

由匹配曲線平均加權峰偏和全局最大值的相對誤差得到評估指標：

?????????????????????????????（7）

由匹配曲線峰偏參數進行空間變換，設圖像大小為（行列），表示空間變換矩陣，則

??????????????????????????????（8）

其中

，，，

，

則配準誤差定量評估值為

????????????????????（9）

其中為整個圖像的像素個數（即），和為映射模型的基準坐標，?和為空間變換后的物理坐標；?當評估指標evaluation_index?<?1時，匹配曲線定量評估值evaluation_RMSE能夠比較準確反映圖像真實的配準誤差，此時配準誤差通常小于2像素；當evaluation_index?<?1并且evaluation_RMSE?<?1時，圖像配準精度一般達到了亞像素級。