[发明专利]适用于傅里叶变换光谱仪的快速图像配准方法

说明书

本发明公开了一种适用于傅里叶变换光谱仪的快速图像配准方法，包括以下步骤：对两幅大小相同的参考图像和待配准图像分别进行锐化处理；对锐化后的图像均进行快速傅里叶变换，获得相应的幅度谱；根据傅里叶平移理论，结合幅度谱，定义互功率谱；对互功率谱进行傅里叶逆变换；获取逆变换后的函数的峰值位置作为参考图像和待配准图像间的平移量；根据平移量对待配准图像进行灰度变换，获得配准图像。本发明的方法，通过对图像进行锐化，使得所得到的互功率谱的峰值尖锐化，并且使得峰值点唯一，有利于相位相关法的实施，且能有效抑制噪声的干扰，解决了相位相关运动估计过程中存在的峰值范围过宽、伪峰的情况和图片噪声问题。

技术领域

本发明属于傅立叶变换光谱信号处理领域，特别是一种适用于傅里叶变换光谱仪的快速图像配准方法。

背景技术

干涉成像光谱仪通过系统整体推扫来获取目标场景的空间信息和光谱信息。光谱复原时需要准确地提取同一空间物点在不同图像中的干涉光强信号，需要对大量的干涉图像进行图像配准。目前高精度图像配准采用的方法主要有：基于插值的方法、解最优化问题法和扩展的相位相关法。

其中，基于插值的方法可分为相似性函数内插法和图像灰度内插法，内插方法的优点是精度高，缺点是计算量大，且依赖内插算法质量。解最优化问题法主要分为梯度法和互信息法，都需要先定义衡量两幅图像相似程度的目标函数，再求取最优解，这种方法精度很高，但是搜索量非常大，不易找到全局最优解。扩展的相位相关法利用傅里叶变换的特性来确定图像的平移、旋转和缩放变换，包括插值法，补零，拟合等方法。虽然只能应用于刚体变换的情况，但具有配准精度高且计算量小的优势。但是，在对未经过锐化处理的图像直接运用相位相关法进行运动估计时，会存在峰值范围过宽和伪峰的情况。此外，由于整个系统在采集的过程中会产生各类噪声，因而需要针对噪声问题，寻求解决方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种适用于傅里叶变换光谱仪的快速图像配准方法，以解决相位相关运动估计过程中存在的峰值范围过宽、伪峰的情况和图片噪声问题。

实现本发明目的的技术解决方案为：适用于傅里叶变换光谱仪的快速图像配准方法，包括以下步骤：

步骤1、对两幅大小均为m×n的参考图像f₁(x,y)和待配准图像f₂(x,y)分别进行锐化处理，锐化后的图像记为g₁(x,y)和g₂(x,y)；

步骤2、分别对g₁(x,y)和g₂(x,y)进行快速傅里叶变换，获得幅度谱M₁(u,v)和M₂(u,v)；

步骤3、根据傅里叶平移理论，结合M₁(u,v)和M₂(u,v)，定义互功率谱Corr(u,v)；

步骤4、对Corr(u,v)进行傅里叶逆变换，获得corr(x,y)；

步骤5、获取函数corr(x,y)的峰值位置作为参考图像f₁(x,y)和待配准图像f₂(x,y)间的平移量(x₀,y₀)；

步骤6、根据平移量(x₀,y₀)对待配准图像f₂(x,y)进行灰度变换，获得配准图像f₃(x,y)。

本发明与现有技术相比，其显著优点为：1)对待配准图像进行锐化，使得所得到的互功率谱的峰值尖锐化，并且使得峰值点唯一，有利于相位相关法的实施；2)利用一阶微分算子实现锐化时，其中的Prewitt算子可以有效抑制噪声干扰。

下面结合附图对本发明作进一步详细的描述。

附图说明