[發明專利]一種基于權重相位相關峰值擬合的高精度圖像配準方法

有效

• 申請號: 201810911264.0
• 申請日: 2018-08-10
• 公開（公告）號: CN109146940B
• 公開（公告）日: 2021-09-17
• 發明（設計）人: 李杰;劉怡光;唐鵬;都雙麗
• 申請（專利權）人: 山西財經大學
• 主分類號: G06T7/37
• 分類號: G06T7/37
• 代理公司: 太原高欣科創專利代理事務所(普通合伙) 14109
• 代理人: 崔浩;冷錦超

在基于相位相關圖像配準方法中，受傅里葉逆變換旁瓣峰值、累積誤差的影響，傳統相位相關方法常不能穩定、高效地對圖像配準參數進行高精度估計。為此，我們提出一種基于權重相位相關峰值擬合的高精度圖像配準方法，主要包括兩個關鍵部分：1）構建一個反比例函數，并證明其滿足Kronecker delta函數平移性質；2）構建一種基于權重反比例函數的相位相關峰值擬合方法，通過三個點實現圖像配準參數的高效、高精度估計。

技術領域

本發明是一種基于權重相位相關峰值擬合的高精度圖像配準方法，尤其涉及一種權重的相位相關峰值擬合方法，屬于計算機視覺、遙感圖像處理領域。

技術背景

基于相位相關方法的配準參數估計是計算機視覺及遙感圖像處理領域的熱門研究方向之一，在三維目標識別、大地測量、機器人視覺導航等方向有著廣泛的應用。基于相位相關的圖像配準參數估計是利用傅里葉變換平移性質對待配準圖像進行傅里葉變換，構建歸一化互功率譜，再對歸一化互功率譜進行傅里葉逆變換，通過高效、高精度的峰值擬合方法來求解配準參數。

由于相位相關方法對光照強度不敏感、配準速度快，且具有亞像素配準精度等特性，使得它在圖像處理領域得到來廣泛應用。在基于相位相關方法的圖像配準中，峰值擬合是相位相關方法的關鍵步驟之一，受旁瓣能量、系統累積誤差的影響，傳統擬合方法，常常不能高效、穩定地求解亞像素級圖像配準參數。

發明內容

本發明主要解決的技術問題是提供一種基于權重的相位相關峰值擬合方法，以解決圖像配準中，傳統基于相位相關的圖像配準方法受旁瓣能量以及系統累積誤差的影響，導致其不能穩定、高效地對圖像配準參數進行高精度估計的情況。

本發明的解決方案是：1)構建一個反比例函數，并證明其滿足Kronecker delta函數的平移性質；2)構建一種基于權重反比例函數的相位相關擬合方法，基于三個擬合點實現圖像配準參數的高效、高精度估計。

本發明為實現上述解決方案，步驟如下：1、圖像預處理，求解歸一化互功率譜及其傅里葉反變換；2、構造一個反比例函數，并證明它滿足Kronecker delta函數的平移性質；3、構建一種基于權重反比例函數的相位相關擬合方法，基于三個擬合點實現圖像配準參數的高效、高精度估計，并根據配準參數融合待配準圖像；

1.圖像預處理，求解歸一化互功率譜及其傅里葉反變換：

1)通過高斯濾波函數，對待配準圖像進行平滑處理；

2)待配準圖像傅里葉變換求解：

假設存在兩幅圖像f_i(X)，X＝[x,y]^T∈R²,i＝1,2，且圖像f₁(X)、f₂(X)之間存在一個平移量d＝[δ_x,δ_y]^T∈R²，那么f₁(X)、f₂(X)存在如下關系：f₁(X)＝f₂(X+d)。根據傅里葉變換理論，若f₁(X)、f₂(X)之間存在平移關系，則在傅里葉頻域空間下，他們的傅里葉變換關系可表示為其中，f表示待配準圖像，F表示傅里葉變換后的頻譜圖像，X表示圖像坐標，U表示頻率域坐標，i表示待配準圖像編號，j表示復數，W表示圖像尺寸，T表示轉置。

3)待配準圖像歸一化互功率譜求解：

為了獲取相位差，我們計算f₁(X)、f₂(X)經傅里葉變換后的歸一化互功率譜C(U)：

其中，U表示頻率域坐標，j表示復數，W表示圖像尺寸，T表示轉置。

4)對歸一化互功率譜C(U)進行傅里葉反變換求解：