[发明专利]基于改进的结构相似度的图像配准方法

摘要

本发明是一种基于改进的结构相似度的图像配准方法，首次以改进的结构相似度作为图像配准的目标函数，以X、Y平移、旋转、一致缩放作为二维图像刚体变换的四个参数，详细分析了单模态和多模态图像基于结构相似度的配准算法及配准性能，同时与基于归一化互信息配准算法进行比较。结果表明：当对结构相似度定义中的取绝对值时，结构相似度具有良好的上凸函数特征，不论单模态还是多模态图像配准，以结构相似度作为测度函数均能达到亚像素级配准，并且配准精度和鲁棒性均好于经典的归一化互信息图像配准算法；如果K1￡0.000001，K2￡0.000003，二值图像也能够达到像素级配准。

主权项

1.一种基于改进的结构相似度的图像配准方法，其特征在于按照以下步骤进行图像配准：1）、 输入待配准的两幅图像，分别记为参考图像和浮动图像；2）、采用主轴质心法粗配准：通过图像的一阶矩求得图像质心，再通过二阶中心矩求得主轴与坐标系的夹角，以此得到粗配准的四个参数值：X平移、Y平移、旋转角R、缩放系数S；3）、以粗配准的四个参数值对浮动图像进行空间几何变换，得到的图像作为精配准的浮动图像，并且与参考图像融合显示；4）、采用Powell优化算法精配准：以参考图像和第3）步得到的浮动图像作为待配准两图像，以改进的SSIM作为测度函数，优化起始点为[X平移 Y平移 旋转角R 缩放系数S]=[0 0 0 1]，采用双三次插值法，其中一维优化算法采用布伦特方法，四个参数的搜索步长对应为[1 1 1 0.05]，搜索的动态范围len=20，迭代精度；其中改进的SSIM测度函数由下式得到：式中，，，，其中，X，Y分别代表参考图像块与浮动图像块，，，分别表示X与Y的亮度相关函数、对比度相关函数和结构相关函数，、、用来调整亮度、对比度和结构信息的权重，>0、>0、>0，、、、、分别表示X、Y的局部亮度均值、标准差与协方差；、、，、<<1，L是像素的动态范围；5）、以精配准参数对第3）步得到的浮动图像进行空间几何变换，得到的图像再与参考图像融合作为最终配准结果显示。