[發(fā)明專(zhuān)利]一種面向保積仿射變換的圖像配準(zhǔn)方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201510040855.1
• 申請(qǐng)日: 2015-01-27
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN104599277B
• 公開(kāi)（公告）日: 2017-07-14
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李東;張?jiān)迫A
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)院空間科學(xué)與應(yīng)用研究中心
• 主分類(lèi)號(hào): G06T7/33
• 分類(lèi)號(hào): G06T7/33
• 代理公司: 北京方安思達(dá)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司11472
• 代理人: 王宇楊,王敬波

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及計(jì)算機(jī)圖形圖像處理領(lǐng)域，特別涉及一種面向保積仿射變換的圖像配準(zhǔn)方法。

背景技術(shù)

仿射變換是計(jì)算機(jī)圖像處理領(lǐng)域一種最常用的六自由度剛性幾何變換。不同于一般的四自由度相似變換，仿射變換可將一個(gè)矩形圖像塊變換為一個(gè)任意的平行四邊形圖像塊，這種幾何扭曲對(duì)于光學(xué)圖像、遙感圖像以及醫(yī)學(xué)影像等都具有廣泛的適用性。因此，面向仿射變換和相似變換扭曲的圖像配準(zhǔn)問(wèn)題在過(guò)去一段時(shí)間內(nèi)受到了大量關(guān)注，許多成熟的算法得以提出，并已在不同領(lǐng)域得到了普遍應(yīng)用。

近期隨著機(jī)器視覺(jué)和遙感技術(shù)的深入發(fā)展，圖像處理領(lǐng)域也出現(xiàn)了一些新的研究動(dòng)態(tài)，即關(guān)于五自由度圖像幾何變換和配準(zhǔn)的研究。迄今共有兩種不同的五自由度幾何變換被提出，分別是弱仿射變換(參見(jiàn)參考文獻(xiàn)1：“D.Li and Y.Zhang,"A novel approach for the registration of weak affine images,"Pattern Recognition Letters,vol.33,no.12,pp.1647-1655,2012”)和保積仿射變換(參見(jiàn)參考文獻(xiàn)2：“J.Flusser and B.Zitova,"A comment on'a novel approach for the registration of weak affine images',"Pattern Recognition Letters,vol.34,no.12,pp.1381-1385,2013”)。兩者分別通過(guò)對(duì)幾何切變和圖像塊面積的約束，去掉了原始仿射變換中的一個(gè)自由度。從參數(shù)估計(jì)角度看，這種操作減少了待估參數(shù)個(gè)數(shù)，然而卻極大地增加了估計(jì)難度，因?yàn)榇藭r(shí)我們面臨的是一個(gè)約束優(yōu)化問(wèn)題，其無(wú)法像仿射變換和相似變換那樣允許我們直接得到一個(gè)嚴(yán)格的解析解。對(duì)于這類(lèi)五自由度扭曲，常用的參數(shù)反演方法將不適用且不精確，因此亟需發(fā)展出新的估計(jì)方法。

基于一個(gè)分步優(yōu)化方法，面向弱仿射變換的參數(shù)反演算法近期被發(fā)展出，實(shí)驗(yàn)表明其具有精確的配準(zhǔn)效果(參見(jiàn)參考文獻(xiàn)3：“D.Li and Y.Zhang,"A novel approach for the registration of weak affine images,"Pattern Recognition Letters,vol.33,no.12,pp.1647-1655,2012”)。然而對(duì)于面向保積仿射變換的圖像配準(zhǔn)，盡管Flusser和Zitova近期給出了解決該問(wèn)題的初步設(shè)想(參見(jiàn)參考文獻(xiàn)4：“J.Flusser and B.Zitova,"A comment on'a novel approach for the registration of weak affine images',"PatternRecognition Letters,vol.34,no.12,pp.1381-1385,2013”)，但卻沒(méi)能給出確切的實(shí)現(xiàn)方案，并且Flusser和Zitova的設(shè)想存在明顯的局限性。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有面向保積仿射變換圖像配準(zhǔn)方法存在局限性的缺陷，從而提供一種精確、有效的圖像配準(zhǔn)方法。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種面向保積仿射變換的圖像配準(zhǔn)方法，包括：

步驟1)、讀取待配準(zhǔn)具有保積仿射幾何扭曲的圖像對(duì)，從所讀取的圖像對(duì)中提取并建立特征匹配對(duì)；其中，所述圖像對(duì)中的參考圖像為主圖像，待配準(zhǔn)圖像為輔圖像；

步驟2)、基于步驟1)所得到的特征匹配對(duì)，利用迭代估計(jì)法反演出圖像對(duì)間的保積仿射扭曲參數(shù)；其中，所述保積仿射扭曲參數(shù)包括：保積仿射矩陣參數(shù)a、b、c、d以及兩個(gè)圖像方向上的偏移量t_x和t_y；

步驟3)、利用步驟2)得到的保積仿射扭曲函數(shù)，對(duì)輔圖像進(jìn)行插值處理，使其與主圖像在幾何上實(shí)現(xiàn)對(duì)準(zhǔn)。

上述技術(shù)方案中，在步驟1)中，利用ASIFT算子在主圖像與輔圖像間建立特征匹配對(duì)，每一對(duì)特征匹配的表達(dá)式為其中，

上述技術(shù)方案中，所述步驟2)進(jìn)一步包括：

步驟2-1)、根據(jù)步驟1)所得到的特征匹配對(duì)計(jì)算A參數(shù)和B參數(shù)，計(jì)算公式如下：

其中，N為特征匹配對(duì)的數(shù)目；

步驟2-2)、根據(jù)A參數(shù)和B參數(shù)，計(jì)算C參數(shù)和D參數(shù)，計(jì)算公式如下：