[發明專利]一種基于變換增量的數字圖像配準方法

有效

• 申請號: 201811495453.0
• 申請日: 2018-12-07
• 公開（公告）號: CN109859252B
• 公開（公告）日: 2022-09-30
• 發明（設計）人: 施文灶;何代毅;林志斌
• 申請（專利權）人: 福建師范大學
• 主分類號: G06T7/30
• 分類號: G06T7/30
• 代理公司: 福州君誠知識產權代理有限公司 35211
• 代理人: 戴雨君

本發明涉及一種基于變換增量的數字圖像配準方法。包括如下步驟：步驟1，輸入基準圖像和待配準圖像；步驟2，計算梯度；步驟3，構造仿射矩陣；步驟4，計算變換矩陣；步驟5，扭轉待配準圖像；步驟6，計算差分圖像；步驟7，計算變換增量；步驟8，判斷變化增量與閾值的大小關系；步驟9，輸出配準圖像。能夠對實現準確的數字圖像配準，可以應用于遙感數據分析、計算機視覺、醫學圖像處理等領域。

技術領域

本發明涉及一種數字圖像處理領域，具體說是一種基于變換增量的數字圖像配準方法。

背景技術

數字圖像配準就是指對不同時間從不同傳感器所獲得的兩幅或多幅圖像實施最佳匹配的處理過程。數字圖像配準過程中，通常指定一幅圖像為基準圖像。另一幅圖像為待配準圖像，配準的目的是通過某種幾何變換使待配準圖像與基準圖像的坐標達到一致。現有的圖像配準方法可歸納為基于灰度的配準方法和基于特征的配準方法兩大類。基于圖像灰度的配準方法是直接利用圖像灰度值來計算圖像間的空間變換形式的一類方法。配準過程中，需要利用整個圖像的灰度信息。其基本思想是：利用待配準圖像和基準圖像的對應點及其周圍區域的灰度特征具有相似性這一原則，構造某種相似性度量函數，然后計算使相似性度量函數最大的幾何變換參數，從而確定圖像的幾何變換關系，完成配準。基于圖像特征的算法是以圖像中區域、線(邊界線)和點(角點、重心點、拐點等)等顯著特征作為配準的基本元素，通過尋找特征之間的對應關系來實現配準的。該算法主要包括特征檢測和特征匹配。首先分別提取參考圖像和待配準圖像中的顯著特征構成特征集；其次將參考圖像和待配準圖像相對應的特征利用特征匹配算法進行匹配，生成對應關系；最后，利用插值等方法處理非特征像素點，從而實現圖像間所有像素的配準。目前數字圖像配準中存在的一些主要問題有：①圖像配準算法的速度較慢；②算法精度有待提高；③自動配準。

發明內容

本發明提供了一種基于變換增量的數字圖像配準方法，采用由粗略到精細的方案，通過迭代方式，通過變換增量不斷調整配準圖像的精度，計算量小，配準準確性高。

為實現本發明的目標所采用的技術方案是：方法包括以下步驟：

步驟1：輸入灰度圖像I1和I2；

步驟2：計算灰度圖像I1的橫坐標方向的梯度▽I1x和縱坐標方向的梯度▽I1y；

步驟3：構造仿射矩陣JM；

步驟4：計算變換矩陣H：

式(1)中，符號T表示矩陣的轉置；

步驟5：對灰度圖像I2進行雙三次插值，得到插值圖像I2p，并利用步驟4中的變換矩陣對插值圖像I2p進行扭轉操作，得到扭轉圖像I2w；

步驟6：計算差分圖像DifI，DifI＝I2w-I1；

步驟7：計算變換增量Δp；

步驟8：比較變換增量Δp與δ的大小關系，其中δ為增量變化閾值，當Δp小于δ時，進入步驟9，否則更新I2w，并回到步驟6執行；

步驟9：輸出配準圖像I2w。

步驟1所述的灰度圖像I1為基準圖像，灰度圖像I2為待配準圖像。

步驟3所述的仿射矩陣JM通過式(2)構造：

式(2)中，x和y分別為灰度圖像I1的橫坐標取值和縱坐標取值。

步驟5所述的扭轉操作通過式(3)計算：

式(3)中，m和n分別為插值圖像I2p的像素點(m,n)的坐標取值和縱坐標的取值,mw和nw分別為m和n經過扭轉操作后的取值。