基于Fourier-Mellin不变量的图像配准方法

提出了基于Fourier-Mellin不变量的图像配准方法,该方法可对存在旋转、比例和平移变换的两幅图像进行配准.原有的基于Fourier-Mellin不变量的方法是建立在无限连续图像模型基础之上的,因此当应用于有限离散图像时,不能取得理想的相关峰值.改进方法针对有限离散图像采用了滤波技术,能有效去除Fourier-Mellin域中的伪像,并能产生明显的相关峰值;同时又能克服噪直于扰的影响;此外,通过将原有方法中二维相关函数的计算简化为两个一维相关函数的计算,可以降低时间计算复杂度,提高配准效率.     

面向目标检测的空间观测图像精确配准

针对空间目标检测对图像配准精度的要求,本文组合Fourier-Mellin变换和加速鲁棒特征变换(SURF)算法来实现对空间观测图像的精确配准,并研究了该配准算法所涉及的变换模型、特征提取、特征匹配和配准精度等问题。该算法首先利用Fourier-Mellin变换计算图像旋转角度的整数值,根据整数角度将待配准图像反向旋转;然后利用SURF算法检测两幅图像的匹配特征点;最后利用最小二乘方法计算旋转角度的浮点值和平移量,而整数角度与浮点角度之和就是待配准图像的实际旋转角度。文中分析了SURF特征点检测与图像尺寸、DoH响应阈值以及尺度空间层数之间的关系。实验结果表明:提出的算法对图像旋转角度估计值的均方误差为0.0077°,50组实拍图像中星点质心均方误差的平均值为0.1353pixel,能够满足空间目标检测对图像配准的精度要求。     

基于图像配准的扫描电镜图像误差校正

扫描电子显微镜(SEM)是表征纳米材料和纳米结构的重要测量仪器。扫描电镜在环境的影响下会产生图像失真,尤其在微纳尺度范围内会产生较大的测量误差。为了修正SEM图像的测量误差,提出基于图像配准的图像误差校正方法。该方法采用基于特征属性的图像配准技术,通过加速稳健特征算法提取图像特征点并构造描述矢量,建立失真图像的空间变换模型,从而恢复样品的真实图像。实验证明该方法能够有效地校正扫描电镜图像,提高样品形貌观测的准确性和精度。     

一种基于NSCT和SIFT的遥感图像配准算法

研究提出了一种基于NSCT和SIFT的遥感图像配准算法,综合利用了NSCT在图像分解上的灵活性和SIFT算法在特征描述上的有效性来进行遥感图像配准.首先分别对参考图像和待配准图像用NSCT进行分解,然后把分解的低频图像作为SIFT算法的输入并得到匹配结果,并利用匹配结果求解模型参数,最后通过重采样和双线性插值完成两幅遥感图像的配准.实验结果表明,此算法在运算速度和匹配精度方面均比SIFT算法和SWT+SIFT算法优越.     

改进Demons算法的非刚性医学图像配准

非刚性配准是医学图像处理的一个重要的研究方向。基于光流场模型的Demons算法由于仅依赖图像灰度梯度使图像变形,当缺乏梯度信息时图像的变形方向不能确定,因而容易造成误配准,且该算法只适合于单模态图像配准。本文针对最大互信息配准方法在多模态刚性配准中的成功应用,提出了一种可用于多模态图像配准的改进Demons算法。该方法在原有驱动图像变形力的基础上,增加两幅图像间互信息对当前变换的梯度作为附加力作用,使浮动图像向两图像间互信息增大的方向变形,正确地配准图像。为避免陷入局部极值并提高算法的运行速度,该方法在多分辨率策略下实现。使用单模态、多模态图像分别进行实验来验证此算法,并与原始Demons算法进行比较,实验表明,该方法能够快速地产生准确的配准变换。     

基于相对相位直方图的数字表面模型数据与遥感图像配准

针对数字表面模型（DSM）数据与可见光遥感图像信息融合的实际需求,提出了一种基于一致点漂移算法（CPD）与相对相位直方图（RPH）的两级配准策略来实现上述数据与图像的自动配准。首先,利用Canny算子提取图像边缘,将边缘点作为CPD算法的输入,实现两幅图像的粗匹配,从而得到初始对应点集并估算尺度因子;然后,定义了一种鲁棒且具有旋转、平移不变性的区域变化信息描述子-RPH,其在粗匹配结果的保障下还可以实现尺度不变性;最后,根据尺度因子在两幅图像中分别定义圆环模板,并利用RPH测度完成DSM图像与可见光遥感图像精配准。实验结果显示,使用RPH测度进行精配准后,基于CPD算法的粗匹配结果得到了有效校正,在数据自身存在透视失真情况下,算法配准误差约为2 pixel,能够满足DSM数据与遥感图像信息融合的需求。     

基于经验模式分解和互信息的多模态图像配准

基于互信息的配准方法是目前多模态图像配准研究中的热点.提出了一种基于经验模式分解后剩余图像和互信息的多模态图像配准方法.首先通过理论分析得出通过求解剩余图像之间的变换参数即可获得原始图像之间的变换参数,从而论证了二维经验模式分解(BEMD)应用于多模态图像配准的可行性,然后给出了图像配准方法的实现步骤.典型多模态图像配准实验结果表明此方法与传统互信息法和基于小波分解结合互信息的方法相比,旋转角度估计误差可以降低1个数量级,缩放参数的估计误差也有很大降低.表明该方法获得了更高的配准精度.     

光谱仪图像的亚像素配准

针对超光谱成像遥感存在的光谱仪图像间失配变形,影响地物目标光谱信息纯度的问题,提出了一种结合超光谱图像特点的亚像素配准方法来校正图像间的失配变形.首先,对待配准的可见光近红外(VNIR)和短波红外(SWIR)光谱仪图像分别进行波段选择和主成分变换,将变换后的第一主分量图像作为待配准图像.然后,将待配准图像均匀划分为具有一定重叠率的图像块,利用相位相关方法估计对应图像块的亚像素平移参数,通过相位相关系数剔除错误的平移参数估计生成图像的光流场.最后,通过光流场来实现光谱仪图像的配准.实验结果显示,该方法配准精度优于0.1pixel,满足超光谱图像后续处理对配准精度的要求.     

相位相关配准法及其在射线图像数字减影中的应用

介绍了一种基于相位相关法射线图像配准的方法。该方法利用傅立叶变换的平移特性对发生平移和旋转的两幅图像进行精确的配准。提出了将该方法用在数字减影中图像的配准 ,首先用相位相关配准法对发生平移和旋转的两幅图像进行配准 ,然后 ,对配准好的图像进行数字减影 ,正确地检测出了构件的内部状态。实验证明 ,该方法完全不受人工干预 ,具有较高的精度和较强的抗噪能力 ,匹配速度也有很大提高。同时 ,旋转校正算法简单 ,易于实现 ,能够满足系统的实时性要求     

采用目标区域互信息的星空图像配准

提出了采用目标区域互信息的测度方法对星图进行精确配准以解决星图中存在噪声、伪星点、星点稀疏以及星图间的旋转等问题。首先对星图进行图像分割,检测出星点目标并对星点进行二值化处理;然后基于互信息配准模型,在含星点的目标区域上,利用Powell算法将最大互信息作为目标函数来指导图像间最优变换参数的搜索。分析了适宜于互信息测度配准的星点分割算法,并论证了采用目标区域互信息的星图配准的可行性。对提出的算法与标准的互信息配准算法进行了对比。结果表明:提出算法的时间消耗与图像中星的数量有关,在图像大小为1 000×1 000时,提出算法的加速比为标准算法的3.4倍。该算法在星图中存在噪声、伪星点、星点稀疏和旋转的情况下仍能进行准确配准,50组实拍星图配准误差平均值为0.138 2pixel,满足了星空图像对精确配准的要求。     

车载图像跟踪系统中电子稳像算法的研究

提出了一种新的稳像方法。首先,采用了一种由粗到精、由局部匹配到全局配准的高效配准策略。在粗配准时,提出基于灰度投影均值的SSDA改进算法,用于快速模板匹配;精配准时,将改进的联合直方图区域计数法用于车载图像序列,在保证精度的同时摆脱大量浮点运算。其次,详细阐述了自适应均值运动滤波法。通过自适应选取滑动窗口的大小,一方面对运动曲线进行平滑以降低抖动,另一方面防止了过稳现象的发生。实验结果表明:该方法能准确、快速实现车载图像配准,且配准精度达到了"亚像素"水平,满足了车载图像跟踪系统对电子稳像技术的实时性及精度要求。     

织物图像拼接技术

在织物图像的拼接处理中,采用了一种基于幅度排序的快速匹配法进行图像配准。结果表明,该算法可以缩短配准时间,在织物图像拼接的精确度上有较好的效果。     

基于伽马混合模型B超图像聚类配准的颈动脉管壁搏动位移干扰抑制

提出了基于伽马混合模型B超图像聚类(UICG)的配准方法以抑制血管壁搏动位移估计的干扰。使用伽马混合模型对颈动脉B超图像聚类,以远距组织的归一化互信息为相似性测度提取干扰曲线,基于干扰曲线对聚类图像序列进行空间逆变换以消除外界干扰,最后采用散斑追踪法在配准后的聚类图像序列中估计管壁搏动位移。仿真实验表明,相比主轴质心与互信息相结合(PCMI)的传统配准算法,X、Y和旋转方向上的UICG干扰归一化均方根误差(NRMSE)分别减小了36%、38%和32%,管壁搏动位移估计的NRMSE均值减小了37%。对健康受试者颈动脉的实测试验进一步证明了UICG法的有效性。综上,UICG法能有效抑制干扰,提高管壁搏动位移的估计精度。     

偏振探测系统的图像配准

分振幅式偏振探测成像系统的各分光路图像之间存在位置误差,率先完成各分光路图像之间的图像配准是进行偏振探测的前提条件。针对探测过程中,目标特征不明显、图像特征难以提取、各分光路图像间灰度变化较大的问题,提出适用于分振幅式偏振探测成像系统各分光路图像的相似性度量函数,并在此基础上,完成各分光路图像间的配准工作。首先,根据图像间的位置误差会造成偏振信息图像中出现信息异常区域的原理,研究了相似性度量函数的提取算法;接着,根据探测系统的各分光路的成像特点,确定图像间的几何变换参数;以遗传算法作为参数优化搜索算法,搜索得到最优的几何变换参数,完成整个图像配准算法的设计;最后,分别利用构造图像和实际采集图像,对配准算法进行了验证,并以图像间互信息值(MI)衡量图像配准的精度。实验结果表明:配准后的构造图像的MI为2.692 5,高于特征配准方法的实现精度;实际采集图像配准后的MI达1.849 3,同样高于特征配准方法的实现精度。基本满足偏振探测系统的图像配准需求。     

基于视觉注意模型的SIFT图像配准算法研究

针对SIFT配准算法提取图像特征点较多,配准点冗余,容易误配,存储空间大,匹配耗时多等缺点,根据认知心理学的相关理论,提出一种基于视觉注意模型的SIFT特征提取算法,并应用于复杂背景下的多目标图像配准。本算法首先利用视觉注意模型提取输入图像的显著目标,然后使用SIFT算法对显著目标区域配准。实验结果表明,本算法减少了复杂背景下大量的干扰信息和特征点,提高了配准精度和效率,取得了较好的配准效果。     

应用显著纹理特征的医学图像配准

针对传统的基于几何度量的配准方法无法配准存在局部变形的医学器官的问题,提出了应用显著纹理特征的经典迭代最近点(ICP)医学图像配准算法。该方法借鉴主动外观模型(AAM)思想对医学图像的显著纹理特征建模,将显著性强的特征点赋予较大权重,率先配准。在传统基于空间距离的图像配准基础上加入显著纹理距离。然后,模拟格式塔心理学提出的人类视觉认知过程,使用线性递减的权重平衡两种"距离"度量方式。该算法前期主要根据几何距离取得整体配准效果,后期依赖图像纹理特征使存在局部变形位置的特征点也能精确配准。最后,在腹腔肝脏图像上进行实验。实验结果表明该算法取得了较好的配准效果,准确率达78.82%,比其他几种流行算法提高了22.22%,且对图像的旋转变化不敏感。提出的算法基本解决了存在局部变形医学器官图像的配准问题,达到了精度高、鲁棒性强的配准效果。     

目标运动轨迹匹配式的红外-可见光视频自动配准

为实现精确的红外-可见光视频序列的自动配准,提出了一种新的基于目标轨迹线匹配的配准方法。首先,利用运动目标检测技术提取目标前景,并由基于相关滤波器(KCF)的多目标跟踪算法对每个前景顶点进行跟踪,进而获取每个目标的运动轨迹。此后,为每条轨迹线建立归一化运动方向描述子与归一化运动幅度描述子,通过时序分析、方向描述子匹配及幅值描述子匹配建立分步约束的匹配机制,完成轨迹线匹配工作。最后,采用迭代更新的方式获取最佳全局配准矩阵,实现对异源视频的配准。在LITIV数据库上的9组视频上进行测试验证,实验的结果表明:本文配准算法的重叠率误差一般小于0.2,接近或已超过手动的Ground-Truth矩阵。通过充分利用目标的运动信息,该算法实现了精确的红外-可见光图像序列配准。