[发明专利]基于高斯场约束和流形正则化的图像配准方法及系统

摘要

本发明提出了一种基于高斯场约束和流形正则化的图像配准方法及系统，用于通过去除初始匹配点对中的错误的匹配来建立正确的匹配，包括建立待匹配图像间几何变换相应的非刚性几何变换模型，建立基于高斯场约束和流形正则化的目标函数，通过确定性退火的方法求解参数矩阵；利用模型参数计算非刚性几何变换模型，并根据阈值判断初始匹配点对的正误；最后利用正确匹配点集建立两幅图之间的映射关系，实现图像配准。本发明针对待配准图像之间存在非刚性变换的情况进行了建模，并建立了一种鲁棒的估计子，大幅降低了匹配的错误率，即使在初步匹配中存在大量错误匹配的情况下，依然保持良好的鲁棒性。

主权项

1.一种基于高斯场约束和流形正则化的图像配准方法，其特征在于：包括以下步骤，步骤1，建立待匹配图像间几何变换相应的非刚性几何变换模型，实现如下，设两幅待匹配图像为图像a和图像b，已知的一组初始匹配点对中，图像a上点集为X＝{x1,…,xN}T，图像b上相应点集为Y＝{y1,…,yN}T，N为初始匹配点对的数量，针对待匹配图像间的非刚性几何变换，建立非刚性几何变换模型如下，Y＝f(X)＝X+ΓC其中，f(X)表示几何变换关系，核函数矩阵Γ为一个N×N的矩阵，表示定义在再生核希尔伯特空间的核函数，参数矩阵C为一个N×2的矩阵，表示非刚性几何变换模型的参数；步骤2，根据点集X＝{x1,…,xN}T和Y＝{y1,…,yN}T求解参数矩阵C，包括以下子步骤，步骤2.1，计算核函数矩阵Γ，第i行第j列元素其中e为数学常量，β为预设的系数；步骤2.2，初始化参数矩阵C＝0N×2和内点噪声参数σ＝σ1，σ1为σ的预设初始值；步骤2.3，建立基于高斯场约束和流形正则化的目标函数，通过确定性退火的方法求解参数矩阵C；步骤3，利用步骤2所得的参数矩阵C求解图像间的变换关系，将两幅图像配准，包括以下子步骤，步骤3.1，去除初始匹配中的错误匹配，得到正确匹配点集，包括根据所述步骤1中的非刚性几何变换模型，计算出几何变换关系f(X)，对于图像a中某一点xi，当满足||yi‑f(xi)||2＜t时，xi与yi被视作一对正确匹配，t为一个固定的阈值1，当||yi‑f(xi)‖2≥t时，xi与yi被视作一对错误匹配；步骤3.2，利用正确匹配点集，通过最小二乘的方法拟合二次变换其中点坐标的二次表示m＝(m₁,m₂)^T，n₁,n₂为图像a中的点n的横、纵坐标，m₁,m₂为图像b中的对应匹配点m的横、纵坐标，Q为一个2×6的变换矩阵；然后通过该二次变换，将图像a变换并与图像b配准。