[发明专利]一种尺度、旋转和辐射不变性的多模态影像配准方法

权利要求书

1.一种尺度、旋转和辐射不变性的多模态影像配准方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1，利用影像的梯度信息构建GAH描述符；

步骤2，根据步骤1的方法计算参考影像I₁和输入影像I₂上每个像素点的GAH描述符，并将每个像素点的GAH描述符在Z方向进行排列，形成这两幅影像的全局三维特征表达图，分别命名为IGAH₁和IGAH₂；

步骤3，对IGAH₁和IGAH₂每一层的特征图进行对数极坐标变换，获得转换后的两幅影像的全局三维特征表达图L₁和L₂；

步骤4，利用三维相位相关的原理，通过计算L₁和L₂的平移量获取参考影像I₁和输入影像I₂的旋转角度和尺度因子，实现参考影像I₁和输入影像I₂之间的粗配准，粗配准后的影像记为I₃；

步骤5，利用三维相位相关的原理，通过计算参考影像I₁和粗配准后的影像I₃的平移量(x₀,y₀)，实现参考影像I₁和粗配准后的影像I₃之间的精配准；

步骤1包括如下子步骤：

步骤1.1，以影像中的一个像素点P为中心，取半径为R的邻域，建立对数极坐标系；

步骤1.2，在该对数极坐标系下，角度被均分为n个方向，半径被划分为k等份，形成k×n个子区域；

步骤1.3，计算该邻域内所有像素的梯度方向和梯度幅值，并把梯度方向也划分为n个方向，并统计每个方向上所对应的对数极坐标子区域内的方向梯度幅值；

步骤1.4，将每个子区域内的方向梯度幅值串联起来，形成梯度角直方图，该梯度角直方图即为GAH描述符；

步骤4包括如下子步骤：

步骤4.1，计算L₁和L₂的平移量：

A、设定L₁和L₂之间的平移量为(a₀,b₀)，则有：

L₂(x,y)＝L₁(x-a₀,y-b₀) 1

B、L₁和L₂的3DFFT之间的关系为：

式中，3DF₁和3DF₂分别是L₁和L₂的三维傅里叶变换；

C、L₁和L₂的互功率谱为：

式中，为3DF₁的共轭复数；

D、对L₁和L₂的互功率谱G(u,v)进行三维快速傅里叶逆变换，得到一个冲击函数δ(x-a₀,y-b₀)，该冲击函数的最大值位置则对应于L₁和L₂的平移量(a₀,b₀)；

步骤4.2，根据L₁和L₂的平移量(a₀,b₀)，利用公式(4)计算参考影像I₁和输入影像I₂的旋转角度θ和尺度因子s：

θ＝a₀*(360/N)，

式中，N为三维特征表达图L₁和L₂的宽度；

步骤4.3，利用获得的旋转角度θ和尺度因子s对输入影像I₂进行纠正，获得粗配准后的影像I₃；

步骤5包括如下子步骤：

步骤5.1，参照步骤2的方法，计算参考影像I₁和粗配准后的影像I₃上每个像素点的GAH描述符，并将每个像素点的GAH描述符在Z方向进行排列，形成这两幅影像的全局三维特征表达图，分别命名为LGAH₁和LGAH₃；

步骤5.2，计算参考影像I₁和粗配准后的影像I₃的平移量(x₀,y₀)，

A、设定LGAH₁和LGAH₃之间的平移量为(x₀,y₀)，则有：

LGAH₃(x,y)＝LGAH₁(x-x₀,y-y₀) (5)

B，利用公式(3)计算LGAH₁和LGAH₃的互功率谱G′(u,v)；

C，对LGAH₁和LGAH₃的互功率谱G′(u,v)进行三维快速傅里叶逆变换，得到一个冲击函数δ′(x-x₀,y-y₀)，该冲击函数的最大值位置则对应于参考影像I₁和粗配准后的影像I₃的平移量(x₀,y₀)；

步骤5.3，利用参考影像I₁和粗配准后的影像I₃的平移量(x₀,y₀)，对参考影像I₁和粗配准后的影像I₃进行精配准。

2.根据权利要求1所述的尺度、旋转和辐射不变性的多模态影像配准方法，其特征在于，步骤1中，在利用影像的梯度信息构建GAH描述符时，需要将[0,360°]的梯度方向转换到[0,180°]之间进行GAH描述符统计。