[发明专利]基于梯度直方图分布匹配确定三维旋转量的方法和系统

摘要

本发明提供了一种基于梯度直方图分布匹配确定三维旋转量的方法，其中，所述方法包括获取待配准的三维体数据；通过三维高斯梯度核函数计算所述待配准的三维体数据对应的三维局部梯度；通过累积所述三维局部梯度的每个体素的幅值和方向值构建所述三维局部梯度对应的幅值加权方向分布直方图；对所述幅值加权方向分布直方图进行直方图归一化匹配确定三维旋转量。上述方法和系统相比传统图像配准技术确定三维旋转量具有简单、快速的优点。

主权项

一种基于梯度直方图分布匹配确定三维旋转量的方法，所述方法包括：获取待配准的三维体数据；通过三维高斯梯度核函数计算所述待配准的三维体数据对应的三维局部梯度；通过累积所述三维局部梯度的每个体素的幅值和方向值构建所述三维局部梯度对应的幅值加权方向分布直方图；对所述幅值加权方向分布直方图进行直方图归一化匹配确定三维旋转量；所述三维高斯梯度核函数是三维高斯函数对三维坐标系中三个坐标轴方向分别求一阶导数，并对所述三个坐标轴方向的一阶导数进行归一化处理得到的函数表达式；所述三维高斯函数对三维坐标系中三个坐标轴方向分别求得的一阶导数为：Gx′(σ,x,y,z)=-xσ2(12πσ)3e-x22σ2*e-y22σ2*e-z22σ2;]]>Gy′(σ,x,y,z)=-yσ2(12πσ)3e-x22σ2*e-y22σ2*e-z22σ2;]]>Gz′(σ,x,y,z)=-zσ2(12πσ)3e-x22σ2*e-y22σ2*e-z22σ2;]]>其中，G′x(σ，x，y，z),G′y(σ，x，y，z),和G′z(σ，x，y，z)分别表示标准偏差为σ的三维高斯函数对X，Y，Z轴的一阶导数；所述对所述三个坐标轴方向的一阶导数进行归一化处理的步骤包括：将所述一阶导数离散化，获得离散化的矩阵，将所述离散化的矩阵进行归一化处理，使得矩阵中的所有元素之和为1，生成三维高斯梯度核函数；所述对所述幅值加权方向分布直方图进行直方图归一化匹配确定三维旋转量的步骤包括：对参考三维体数据的幅值加权方向分布直方图和检测三维体数据的幅值加权方向分布直方图进行逆傅里叶变换，得到最佳平移量；所述逆傅里叶变换的计算公式为：其中，表示一维傅里叶变换，表示一维逆傅里叶变换，*表示复数共轭，·表示点乘运算，HA表示参考三维体数据的幅值加权方向分布直方图，HB表示检测三维体数据的幅值加权方向分布直方图，C表示参数，最佳平移量由参数C的最大值位置确定。