[發(fā)明專利]一種基于數字體積相關法的三維圖像配準方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410005842.6
• 申請日: 2014-01-07
• 公開（公告）號: CN103745467A
• 公開（公告）日: 2014-04-23
• 發(fā)明（設計）人: 萬克樹;楊鵬
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: G06T7/00
• 分類號: G06T7/00
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 柏尚春

技術領域

本發(fā)明涉及一種基于數字體積相關法的三維圖像配準方法，屬于圖像分析技術領域。

背景技術

圖像配準是圖像處理的重要任務之一，主要用于將不同時間、不同視角、不同拍攝條件、甚至不同傳感器獲取的關于同一目標的兩幅圖像進行匹配的過程。圖像配準的基本問題就是提出一種圖像變換方法，用以校正圖像的坐標和形變。把圖像配準所要解決的問題抽象出共同的特性來：即在變換空間中尋找一種特定的最優(yōu)的變換，達到使兩幅圖像在某種意義上匹配為目的。對于不同圖像數據和不同應用背景的配準問題，就需要具體問題具體分析。現有的配準方法主要有基于特征的配準方法和基于區(qū)域灰度的配準方法。基于區(qū)域灰度的方法中，通常利用區(qū)域相關的方法提取控制結構，對圖像的灰度依賴比較強，對圖像的縮放、旋轉很敏感；基于特征的方法不是直接對圖像的灰度進行操作，更多的是在特征空間里提取控制結構，實現圖像配準，然而特征點的選取需要用到圖像分割，圖像分割難以自動化，人為因素會造成較大的影響。

在很多情況下物體的變化可認為是剛性運動過程，即物體內部各位置點的相對位置未發(fā)生變化的運動過程，本專利針對的配準也限于剛性運動的配準，即剛性配準。

數字體積相關法(英文全稱：Digital?Volume?Correlation，縮寫：DVC)是由B.K.Bay等在1999年(Bay?B?K,Smith?T?S,Fyherie?D?P,et?al.Digital?volume?correlation:Three-dimensional?strain?mapping?using?X-ray?tomography[J].Experimental?Mechanics,1999,39(3):217～226)在傳統(tǒng)的數字圖像相關的基礎上首次提出的。對變形前后采集到的物體內部的三維數字圖像進行相關計算，可獲得樣品各位置點的位移值。利用DVC可以直接計算出樣品中不同位置點的位移值u,v,w，從而可相應的計算出樣品剛性運動的6個自由度，本專利據此開發(fā)了一種與傳統(tǒng)配準方法完全不同的三維圖像配準方法。

發(fā)明內容

發(fā)明目的：本發(fā)明所要解決的技術問題是提供一種基于數字體積相關法的三維圖像配準方法。

發(fā)明內容：為解決上述技術問題，本發(fā)明所采用的技術方案為：

一種基于數字體積相關法的三維圖像配準方法，包括如下步驟：

步驟1，對待測樣品進行第一次三維成像，獲得第一次三維圖像數據G₁（x,y,z），將第一次三維圖像作為參考圖像；

步驟2，將待測樣品進行剛性運動后進行第二次三維成像，獲得第二次三維圖像數據G₂（x,y,z），將第二次三維圖像作為待配準圖像；

步驟3，對G₁（x,y,z）和G₂（x,y,z）進行數字體積相關計算，獲得G₂（x,y,z）三維圖像數據中部分位置點相對G₁（x,y,z）的位移值；

步驟4，將步驟3得到的相對位移值代入剛性運動位移公式中，采用最小二乘法計算，得到待測樣品的6個剛性運動自由度，其中，剛性運動位移公式（1）為：