[发明专利]一种面向保积仿射变换的图像配准方法

说明书

技术领域

本发明涉及计算机图形图像处理领域，特别涉及一种面向保积仿射变换的图像配准方法。

背景技术

仿射变换是计算机图像处理领域一种最常用的六自由度刚性几何变换。不同于一般的四自由度相似变换，仿射变换可将一个矩形图像块变换为一个任意的平行四边形图像块，这种几何扭曲对于光学图像、遥感图像以及医学影像等都具有广泛的适用性。因此，面向仿射变换和相似变换扭曲的图像配准问题在过去一段时间内受到了大量关注，许多成熟的算法得以提出，并已在不同领域得到了普遍应用。

近期随着机器视觉和遥感技术的深入发展，图像处理领域也出现了一些新的研究动态，即关于五自由度图像几何变换和配准的研究。迄今共有两种不同的五自由度几何变换被提出，分别是弱仿射变换(参见参考文献1：“D.Li and Y.Zhang,"A novel approach for the registration of weak affine images,"Pattern Recognition Letters,vol.33,no.12,pp.1647-1655,2012”)和保积仿射变换(参见参考文献2：“J.Flusser and B.Zitova,"A comment on'a novel approach for the registration of weak affine images',"Pattern Recognition Letters,vol.34,no.12,pp.1381-1385,2013”)。两者分别通过对几何切变和图像块面积的约束，去掉了原始仿射变换中的一个自由度。从参数估计角度看，这种操作减少了待估参数个数，然而却极大地增加了估计难度，因为此时我们面临的是一个约束优化问题，其无法像仿射变换和相似变换那样允许我们直接得到一个严格的解析解。对于这类五自由度扭曲，常用的参数反演方法将不适用且不精确，因此亟需发展出新的估计方法。

基于一个分步优化方法，面向弱仿射变换的参数反演算法近期被发展出，实验表明其具有精确的配准效果(参见参考文献3：“D.Li and Y.Zhang,"A novel approach for the registration of weak affine images,"Pattern Recognition Letters,vol.33,no.12,pp.1647-1655,2012”)。然而对于面向保积仿射变换的图像配准，尽管Flusser和Zitova近期给出了解决该问题的初步设想(参见参考文献4：“J.Flusser and B.Zitova,"A comment on'a novel approach for the registration of weak affine images',"PatternRecognition Letters,vol.34,no.12,pp.1381-1385,2013”)，但却没能给出确切的实现方案，并且Flusser和Zitova的设想存在明显的局限性。

发明内容

本发明的目的在于克服现有面向保积仿射变换图像配准方法存在局限性的缺陷，从而提供一种精确、有效的图像配准方法。

为了实现上述目的，本发明提供了一种面向保积仿射变换的图像配准方法，包括：

步骤1)、读取待配准具有保积仿射几何扭曲的图像对，从所读取的图像对中提取并建立特征匹配对；其中，所述图像对中的参考图像为主图像，待配准图像为辅图像；

步骤2)、基于步骤1)所得到的特征匹配对，利用迭代估计法反演出图像对间的保积仿射扭曲参数；其中，所述保积仿射扭曲参数包括：保积仿射矩阵参数a、b、c、d以及两个图像方向上的偏移量t_x和t_y；

步骤3)、利用步骤2)得到的保积仿射扭曲函数，对辅图像进行插值处理，使其与主图像在几何上实现对准。

上述技术方案中，在步骤1)中，利用ASIFT算子在主图像与辅图像间建立特征匹配对，每一对特征匹配的表达式为其中，

上述技术方案中，所述步骤2)进一步包括：

步骤2-1)、根据步骤1)所得到的特征匹配对计算A参数和B参数，计算公式如下：

其中，N为特征匹配对的数目；

步骤2-2)、根据A参数和B参数，计算C参数和D参数，计算公式如下：