[发明专利]一种分振幅实时偏振成像系统的图像配准方法

说明书

本发明公开了一种分振幅实时偏振成像系统的图像配准方法，很好地解决了在某些特殊情况下无法利用图像中的特征信息进行配准的问题，例如在弱光条件下，图像整体亮度较暗，会给特征提取带来一定的困难，此时无法利用图像中的特征信息进行图像间的配准；同时，拍摄目标单一，特征不明显的情况下，也会造成特征提取困难，无法得到充足的特征信息，进而无法利用图像中的特征信息进行配准。还有很多特殊的工作环境，导致不能利用图像中的特征信息完成图像配准工作，在以上情况下，使用本发明提供的图像配准方法，可以很好地完成图像配准工作。

技术领域

本发明涉及图像配准技术领域，尤其涉及一种分振幅实时偏振成像系统的图像配准方法。

背景技术

伴随着数字图像技术的发展，图像配准技术已经应用到诸多领域，尤其在遥感图像、医学图像领域，应用广泛。近些年来，随着光的偏振特性成为光学研究的一项重要内容之后，各式各样的偏振探测系统应运而生，其中，分振幅式偏振探测系统，需要多光路同时采集同一个目标的图像，然后利用多幅图像计算其偏振信息。计算过程中，需要对多幅图像进行图像间的配准工作。

目前，应用最广泛的图像配准方法是基于图像特征的配准，各种基于特征的图像配准方法，都有一定的适用范围，且多用于同源图像间的配准。由于分振幅实时偏振成像系统的各分光光路的图像在同一目标的像素灰度值方面存在较大差异，因此以上分光光路图像属于异源图像范畴。利用基于特征的图像配准方法配准以上分光光路图像，会产生很多误配准的特征对，从而降低图像间的配准精度。

使用基于特征的图像配准方法，还存在另一个问题，如果分振幅实时偏振成像系统的探测场景相对单一，也会导致所得图像中的特征数量下降，使得特征配准计算过程中的原始数据量减少，从而影响基于特征的图像配准方法的精度。

以上图像间配准不准确的问题直接影响分振幅实时偏振成像系统的探测精度。

发明内容

根据现有技术存在的问题，本发明公开了一种分振幅实时偏振成像系统的图像配准方法，克服了由各分光光路图像之间灰度差别较大，难以提取图像中的特征，进而无法完成图像配准的问题。具体方法如下：

一种分振幅实时偏振成像系统的图像配准方法，包括以下步骤：

S1：在分振幅实时偏振成像系统镜头前，设置固定偏振方位角的偏振片，由该方位角确定入射光属性，从而得到分振幅实时偏振成像系统的各分光光路图像之间的光强比例，在配准过程中，选用其中一路光路所采集得到的图像作为配准时的基准图像，配准其余三路中的任意一路图像时，根据以上确定的各分光光路之间的光强比例值和基准图像的灰度值，按光强比例构造剩下的两路光路的图像，由此得到四幅图像，用来计算入射光的偏振信息图像；

S2：获得入射光的偏振信息图像后，根据偏振信息正常值占据偏振信息图像中最大面积的原则，结合偏振信息图像的直方图，设置图像二值化阈值和阈值范围，对偏振信息图像进行二值化，最终将占据图像中最大面积的偏振信息正确的图像部分与其余偏振信息异常的图像部分分离开；

S3：采用优化算法对待配准图像的几何变换参数进行寻优：首先对待配准图像进行初始的几何变换，代入至偏振信息图像计算过程中，从而得到的偏振信息图像中的异常值数量，并判断是否满足优化算法的迭代终止条件，如果不满足终止条件，则依据优化算法生成新的几何变换参数，再次对待配准图像进行几何变换，重复计算偏振信息图像中的异常值数量，直到满足优化算法的迭代终止条件，上述迭代过程结束时，搜索得到偏振信息图像中异常值数量最小的几何变换参数；

S4：最终确定以上基准图像与待配准图像之间的几何变换参数为最优结果，实现基准图像与待配准图像之间的配准。

根据各分光光路图像之间的理论光强比例和其中一路所采集得到的图像作为基准图像，配准其余三路中的任意一路图像时，构造剩余两路分光光路的图像，以上过程中，可以选择任意一路图像作为基准图像，从而实现四路分光光路中的任意两路图像之间的配准。