专利名称：一种用于图像配准的频域加权的相关方法
技术领域：
本发明涉及计算机图像配准技术领域，尤其涉及一种用于图像配准的频域加权的 相关方法。
背景技术：
获取两幅图像间相对位移是图像配准的重要研究内容，它广泛的应用于各种数字 图像处理领域，如图像拼接、遥感图像的超分辨率重建、高动态对比度(HDR)图像构建、实 时稳像技术、运动模糊图像复原等。随着数字图像处理技术的发展涌现出许多的图像配准方法，归纳起来，这些方法 大致可分为直接方法(Irani Μ, Anandan P. About Direct Methods. Lecture notes in computer science. Springer. 1999 :267_277)禾口基于特征的方法(Torr P H S, Zisserman A.Feature based methods for structure and motion estimation. Lecture notes in computer science. Springer. 1999 =278-294) 一般而言，直接方法虽然只能处理平移运 动的情况，但却能获得很高的匹配精度。而基于特征的方法，如SIFT算法等，能够适用于平 移、旋转以及尺度缩放等各种情况，但精度却不如直接的方法，且计算复杂度也要高很多。 所以在需要高精度实时配准的场合，直接方法更受青睐。直接方法中常用到相位相关算法，传统的相位相关算法一般方法为对于两幅有 相对位移的图像以f(x，y)和g(x，y)表示，并且有g(x，y) = f (χ-χ。，y_yQ)，在频率域可以 表示为:G(u,v) = F(u,v)exp (-i (ux0+vy0))其中，F (u，ν)和 G(u，v)分别为 f(x,y)和 g(x， y)经过离散傅里叶变换(DFT)后在频率域的表达，相位相关函数C(u，ν)就可以表示为
权利要求
一种用于图像配准的频域加权的相关方法，包括(1)将输入的两幅待配准图像f(x，y)和g(x，y)进行加窗处理，得到抑制频谱泄露的图像f′(x，y)和g′(x，y)；(2)将步骤(1)得到的抑制频谱泄露的图像作离散傅里叶变换得到f′(x，y)和g′(x，y)对应的频谱F(u，v)和G(u，v)，再将所得的频谱经过低通滤波器，去除图像频谱的高频部分，得到频谱F(u，v)和G(u，v)对应的剩余频谱F′(u，v)和G′(u，v)，其中，u、v表示频谱中各频率的坐标值；(3)将得到的F′(u，v)和G′(u，v)带入相位加权的相关式，得到相关峰的频域表达式；所述的相位加权的相关式为 <mrow><mi>C</mi><mrow> <mo>(</mo> <mi>u</mi> <mo>,</mo> <mi>v</mi> <mo>)</mo></mrow><mo>=</mo><mi>w</mi><mrow> <mo>(</mo> <mi>u</mi> <mo>,</mo> <mi>v</mi> <mo>)</mo></mrow><mfrac> <mrow><msup> <mi>F</mi> <mo>′</mo></msup><mrow> <mo>(</mo> <mi>u</mi> <mo>,</mo> <mi>v</mi> <mo>)</mo></mrow><msup> <msup><mi>G</mi><mo>′</mo> </msup> <mo>*</mo></msup><mrow> <mo>(</mo> <mi>u</mi> <mo>,</mo> <mi>v</mi> <mo>)</mo></mrow> </mrow> <mrow><mo>|</mo><msup> <mi>F</mi> <mo>′</mo></msup><mrow> <mo>(</mo> <mi>u</mi> <mo>,</mo> <mi>v</mi> <mo>)</mo></mrow><mo>|</mo><mo>|</mo><msup> <msup><mi>G</mi><mo>′</mo> </msup> <mo>*</mo></msup><mrow> <mo>(</mo> <mi>u</mi> <mo>,</mo> <mi>v</mi> <mo>)</mo></mrow><mo>|</mo> </mrow></mfrac><mo>-</mo><mo>-</mo><mo>-</mo><mrow> <mo>(</mo> <mn>2</mn> <mo>)</mo></mrow> </mrow>式(2)中，是G′(u，v)的复共轭；|F′(u，v)|、分别为F′(u，v)、的模；w(u，v)为权重矩阵，其表达式为 <mrow><mi>w</mi><mrow> <mo>(</mo> <mi>u</mi> <mo>,</mo> <mi>v</mi> <mo>)</mo></mrow><mo>=</mo><mfrac> <mrow><mo>|</mo><msup> <mi>F</mi> <mo>′</mo></msup><mrow> <mo>(</mo> <mi>u</mi> <mo>,</mo> <mi>v</mi> <mo>)</mo></mrow><mo>|</mo><mo>+</mo><mo>|</mo><msup> <mi>G</mi> <mo>′</mo></msup><mrow> <mo>(</mo> <mi>u</mi> <mo>,</mo> <mi>v</mi> <mo>)</mo></mrow><mo>|</mo> </mrow> <mn>2</mn></mfrac><mo>;</mo> </mrow>C(u，v)为相位加权的相关函数；(4)对步骤(3)得到的相关峰频域表达式做离散傅里叶逆变换得到像素域的相关峰，在其中找到最大峰值所在的坐标(xm，ym)，(xm，ym)为整像素的位移值；再取出(xm，ym)周围的8个相关值，加上最大峰值一共9个值做二元四次的曲面拟合，得到相应的二元四次曲面方程，求二元四次曲面方程的最大值得到亚像素的位移值，整像素的位移值和亚像素的位移值相加后就是两幅图像间的亚像素精度的配准位移，利用配准位移对图像进行配准。FSA00000252573700012.tif,FSA00000252573700013.tif,FSA00000252573700014.tif
2.根据权利要求1所述的用于图像配准的频域加权的相关方法，其特征在于，所述的 加窗处理使用的加窗函数为Blackman窗、Hamming窗或Kaiser窗。
3.根据权利要求1所述的用于图像配准的频域加权的相关方法，其特征在于，所述的 亚像素的位移值是通过对得到的二元四次曲面方程进行插值计算得到。
全文摘要
本发明公开了一种用于图像配准的频域加权的相关方法，包括对两幅待配准图像经加窗处理得到抑制频谱泄露的图像；将上述图像做离散傅里叶变换得到频谱，将频谱经过低通滤波器去除图像频谱的高频部分；将上述剩余频谱带入相位加权的相关式，将得到的相关峰频域表达式做离散傅里叶逆变换得到像素域的相关峰，找到最大值的坐标得到整像素的位移值；对峰值周围做一次二元四次的曲面拟合，拟合后经过插值计算得到亚像素位移值，整像素和亚像素位移值相加后得到两幅图像间的亚像素精度的配准位移。本发明的用于图像配准的频域加权的相关方法，对数字图像具有很高的配准精度，而且对场景和信噪比具有很强的鲁棒性，适用于各种数字图像处理领域。
文档编号G06T5/50GK101976434SQ201010269569
公开日2011年2月16日 申请日期2010年8月27日 优先权日2010年8月27日
发明者冯华君, 吴家谷, 徐之海, 李奇, 陈跃庭 申请人:浙江大学