标准,对图像配准方法进行分类;
第三章 最大互信息配准法
本章介绍了互信息的计算方法,同时重点介绍了实验采用的powell优化算法,并且在常用几种插值方法的基础上,提出了汉明窗插值法进一步避免了局部极值;
第四章 实验仿真与结果
本章给出了实验所得的最大互信息测度曲线及配准出的图像;
第五章 总结与展望
对全文进行了总结,并指出下一步工作计划和任务。
2 图像配准概述
2.1 图像配准的数学描述和变换模型
2.1.1 数学描述
图像配准,简而言之,就是对在同一视觉系统中,针对不同条件环境下所获得的图像数据,进行校正相对的位置平移、角度旋转和缩放尺度,达到两张或多张图像在空间上对齐,使的图像上的特征点更容易达到一一映射。
具有相对偏移的图像间存在着一种变换关系,通过这种变换关系,使得一幅图像上的像素点与另一幅图像上的像素点建立起映射关系。为此,需要根据需要建立起图像变换的数学模型。数字图像可以用一个二文矩阵表示,如果浮动图像和参考图像在点(x ,y)处的灰度值分别为 和 ,那么图像 和 的配准关系可以表示为:
(2-1)
其中f代表二文的集合变换函数;g表示一文的灰度变换函数。配准的目的就是求解最佳坐标、灰度变换的参数,而强度和灰度变换通常不是关心的重点,配准关心的是坐标位置的变换,所以寻求空间几何变换关系f便成为配准的关键所在,于是配准关系可简单的表示为: (2-2)
2.1.2 空间变换模型
图像配准技术实现过程中,最终的目的就是找出适当的图像变换或是映射模型,以达到两幅或多幅图像中像素点的一一映射。最常用的变换模型有刚性变换、仿射变换、投影变换、多项式变换,可以利用这些常见的变换模型对图形进行全局或是局部的图像变换。
(1) 刚性变换
刚性变换是指图像之间发生位置的平移、旋转和尺度缩放,变换后图像中
任意两点的距离较变换前不发生改变。在二文图像空间中,坐标点 经过刚性变换得到的坐标点 ,变换关系可表示为: (2-3)
其中 、 分别表示沿x、y轴的平移量,θ表示绕原点的旋转角度,s表示缩放尺度。图2-1是对一幅红外图像进行刚性变换。图2-1(a)为原始图,对其进行刚性变换的结果图如2-1(b)所示。
图2-1刚性变换
(2)仿射变换
仿射变换:一幅图像经过仿射变换,图像中的直线仍然保持直线,并且平行的仍然保持平行,仿射变换具有直线映射不变、三角形映射不变、仿射变换的乘积和逆变换仍是仿射变换的性质。仿射变换是常用的变换模型,对于不同位置相同视觉拍摄的同一场景目标的图像配准问题,可以取得较好的配准效果,图2-2是利用仿射变换
对原始图进行了仿射变换。图2-2(a)为原始图,对其进行仿射变换的结果如图2-2(b)所示。
图2-2仿射变换
坐标点 经过仿射变换得到坐标点 ,变换关系可表示为: (2-4)
其中
为实数矩阵, 为平移矩阵。
(3)投影变换
投影变换是指:一幅图像中的直线经过变换后,映射到另一幅图像中仍为直线,但图像中的平行关系不能确定是否仍然保持,我们称这样的变换模型为投影变换。坐标点 经过投影变换得到坐标点 ,变换公式为: (2-5)
(2-6)
图2-3是利用投影变换对源图进行变换。原图如2-3(a)所示,对原图进
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