[發明專利]一種多光譜圖像自動配準方法

有效

• 申請號: 202110378742.8
• 申請日: 2021-04-08
• 公開（公告）號: CN113052879B
• 公開（公告）日: 2023-05-12
• 發明（設計）人: 范鵬程;何曦;楊一洲;聶偉樂;李良福;馬靜謹;李璐陽;趙米暘;成剛;王嬌穎;錢鈞
• 申請（專利權）人: 西安應用光學研究所
• 主分類號: G06T7/30
• 分類號: G06T7/30
• 代理公司: 中國兵器工業集團公司專利中心 11011
• 代理人: 劉二格

1.一種多光譜圖像自動配準方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟一：讀取多通道光譜視頻圖像，分別截取其中心區域圖像；

步驟二：采用相似性度量，計算各通道中心區域圖像之間的正向匹配關系和反向匹配關系；

步驟三：分析正向匹配關系與反向匹配關系是否閉環，若不能閉環，則此次配準失敗，返回步驟一，重新讀取下一幀圖像；若正反向匹配關系能夠閉環，則依據匹配關系，計算出各通道光譜圖像之間的平移變換參數；

步驟四：對各通道光譜圖像進行平移變換，并輸出顯示；

所述多通道光譜視頻圖像為三通道光譜視頻圖像；

所述步驟一中，從三通道光譜圖像I_A、I_B、I_C中心位置截取區域圖像C_A、C_B、C_C；

所述步驟二中，采用歸一化互相關系數Cor(Δx,Δy)作為相似性度量，計算區域圖像C_A、C_B、C_C分別與三通道光譜圖像I_A、I_B、I_C兩兩之間的相似度，相似度最大的位置，即為兩者之間的匹配關系；

所述步驟二中，歸一化互相關系數計算公式為：

其中，將區域圖像C作為基準圖像，以其他通道光譜圖像I的中心位置并偏移(Δy,Δx)截取同等大小區域，作為候選圖像R；g_C(i,j)為區域圖像中第i行第j列的圖像灰度值，g_R(i,j)為候選圖像中第i行第j列的圖像灰度值；w為區域圖像寬度，h為區域圖像高度；當候選圖像經過在水平方向上移動Δx和在豎直方向上移動Δy后，通過歸一化互相關系數計算出區域圖像和其他通道光譜圖像之間的相似度Cor(Δx,Δy)；進而得到配準最佳匹配；

所述步驟二中，針對光譜區域圖像C_A，將C_A作為基準圖像，從I_B的中心位置偏移(Δy,Δx)，截取同等大小區域候選圖像R_B；遍歷取值范圍內的每一組(Δy,Δx)，計算出每次截取的R_B與C_A之間的相似度Cor(Δx,Δy)；

互相關系數Cor(Δx,Δy)越大，表明候選圖像與基準圖像相似度越高；在搜索范圍(Δy,Δx)內，互相關系數Cor(Δx,Δy)達到最大時，認為基準圖像C_A與另一幅光譜通道圖像I_B中的候選圖像R_B達到最佳匹配，記錄此時的(Δy,Δx)值作為最佳匹配關系，并將此匹配關系表示為C_A→I_B；

以此類推，計算出正向匹配關系：C_A→I_B，C_B→I_C，C_A→I_C；

計算出反向匹配關系：C_B→I_A，C_C→I_B，C_C→I_A；

所述步驟三中，將正反向匹配關系分為三組：C_A→I_B和C_B→I_A、C_B→I_C和C_C→I_B、C_A→I_C和C_C→I_A，計算每組內兩個最佳匹配關系的(Δy,Δx)之和(∑y,∑x)；若∑x與∑y均為零，則認為該組正反向匹配關系能夠閉環；若三組正反向匹配關系均能閉環，則匹配成功；

所述步驟三中，以光譜圖像I_A作為基準，計算I_B和I_C相對于I_A的偏移量，該偏移量(My,Mx)即為C_B→I_A和C_C→I_A的最佳匹配(Δy,Δx)；

所述步驟四中，依據(My,Mx)對光譜圖像I_B和I_C進行平移，并與光譜圖像I_A疊加，作為RGB圖像的三原色通道進行顯示，完成圖像配準并退出配準模式。

2.如權利要求1所述的多光譜圖像自動配準方法，其特征在于，所述步驟一中，三通道光譜圖像由濾光片分光式多光譜傳感器獲取，圖像分辨率為1024×768，中心位置為(512，384)，從中心位置截取的區域圖像大小為120×90；步驟二中，w和h分別取120和90，Δx和Δy的取值范圍分別為[-30,30]和[-20,20]。