专利名称：基于全局信息的图像配准方法
技术领域：
本发明涉及图像处理领域，尤其涉及一种图像配准方法。
技术背景
在图像处理与应用中，为了获得准确而全面的信息，有时需要将同一对象的不同模式的图像或不同时间的图像进行融合或差异检测。在这些应用中，图像配准是前提条件。 图像配准的方法有基于像素和基于特征的两类方法，其中，在基于像素的方法中，作为图像配准程度的测度系数，互信息在图像配准中经常使用。传统的互信息测量图像灰度的统计相关性，只使用了图像的灰度信息，没有考虑空间信息。因此，部分基于互信息的图像配准方法可能出现误配。有人提出最大距离梯度场的概念，并将其应用于基于互信息的图像配准中，改善了图像配准的准确性。但对于不同模式的图像，由于灰度特性不同，其最大距离梯度场难以准确反映图像中的变化。同时，直接使用灰度计算梯度使得这种场易受噪声干扰。为此，本发明提供一种基于图像全局信息的配准方法。发明内容
本发明实施例提供一种基于全局信息的图像配准方法，适用于图像配准领域，为解决以上技术问题，本发明采用如下技术方案实现所述的基于全局信息的图像配准方法包括如下步骤1)图像的最大方差变化场的定义与计算；2)基于最大方差变化场的配准测度的定义与计算；3)基于最大方差变化场的配准测度的改进；4)配准参数的优化；5)依配准参数对图像进行配准变换。
技术方案中的第一项图像的最大方差变化场的定义与计算，包括如下步骤1)以像素点为中心的局部区域大小的确定，局部区域方差的计算；2)在图像的全局范围内选取与当前处理像素的具有最大方差变化率的点，定义最大方差变化场，计算变化率的值及两点的方向角。
技术方案中第二项基于最大方差变化场的配准测度的定义与计算，包括如下步骤1)由算术-几何不等式出发，定义不等式中两项的偏离度，即距离；2)根据算术-几何不等式的距离定义，定义基于最大方差变化场的图像配准测度。
技术方案中的第三项基于最大方差变化场的配准测度的改进，包括如下步骤1)为减小配准测度的计算量，将配准测度分解为基于最大方差变化场幅度的对准测度与方向的对准测度两部分；2)定义基于最大方差变化场幅度及方向的对准测度，总的配准测度为两者之积。
技术方案中第四项配准参数的优化，包括如下步骤1)对参考图像及待配准图像分别进行小波多分辨率分析，得到多级分辨率的子图；2)从最低分辨率的子图开始配准，最优参数采用Powell算法寻找。将较低分辨率的图像配准参数通过插值映射为高一级分辨率图像的配准参数的初始值，继续进行本级配准参数的最优化，直到得到最高分辨率下图像的配准参数。
技术方案中第五项依配准参数对图像进行配准变换，包括如下步骤根据最高分辨率下图像的配准参数，对待配准图像所有像素进行坐标变换，并对非整数坐标处像素灰度进行插值，得到整幅配准图像。
本发明所述方案，通过对参与配准的图像进行多分辨分析，得到不同分辨率下的子图，计算各级子图及变换图像的最大方差变化场，并计算对应图像配准测度，得到最优化的配准参数，经过逐级配准，直到得到最高分辨率的配准图像，即原始图像的配准。
图1为本发明实施例提供的基于全局信息的图像配准流程图。
图2为本发明实施例提供的信号的多分辨分解图。
具体实施方式
为了解决图像处理中的图像配准问题，本发明例提供一种基于全局信息的图像配准方法，下面结合附图和具体实施例对本发明方法进行详细说明。
图1为本发明实施例提供的基于全局信息的图像配准流程图，包括步骤101，最大方差变化场的定义，包括以像素点为中心的局部区域大小的确定，局部区域方差的计算；2)在图像的全局范围内选取与当前处理像素的最大方差变化率的点，并计算方向值。
图像局部区域方差的反映了此区域内像素灰度的分散程度。方差越大，此区域内图像变化越大，所包含的细节内容也越丰富。因此可以用局部方差度量此图像区域内容的多少。图像中任意两点Α、Λ间方差变化矢量^( ^Λ)为其中F(JP)为区域内的灰度方差，为由Α指向Α的单位矢量。
矢量的方向指向Λ、Λ之间方差增大的方向，大小等于方差函数F(F) 在JV於两点之间的平均变化率。
对任意像素点#，在整幅图像中总存在一个使得方差变化率为最大值的像素点# ，该点的最大方差变化矢量MRV (Maximum Rate of Variance-change)为其中，
权利要求
1.基于全局信息的图像配准方法，其特征在于(1)图像的最大方差变化场定义与计算；(2)基于最大方差变化场的配准测度的定义与计算；(3)基于最大方差变化场的配准测度的改进；(4)配准参数的优化；(5)依配准参数对图像进行配准变换。
2.根据权利要求1所述的基于全局信息的图像配准方法，其特征在于，所述的图像的最大方差变化场的定义，包括(1)像素邻域的方差的计算；(2)最大方差变化场的定义与计算。
3.根据权利要求1所述的基于全局信息的图像配准方法，其特征在于，所述的基于最大方差变化场的配准测度的定义，包括(1)基于算术-几何不等式的距离定义与计算；(2)基于最大方差变化场的图像配准测度定义与计算。
4.根据权利要求1所述的全局信息的图像配准方法，其特征在于，所述的基于最大方差变化场的配准测度的改进，包括(1)基于最大方差变化场幅度的配准测度的定义与计算；(2)基于最大方差变化场方向的配准测度的定义与计算。
5.根据权利要求1所述的全局信息的图像配准方法，其特征在于，所述的配准参数的优化，包括(1)对参考图像及待配准图像分别进行多分辨率分析，得到多级分辨率的子图；(2)从最低分辨率的子图开始配准，逐级进行配准，直到得到最高分辨率下图像的配准参数。
6.根据权利要求1所述的全局信息的图像配准方法，其特征在于，所述的依配准参数对图像进行配准变换，包括根据最高分辨率下的配准参数，对待配准图像进行坐标变换， 对非整数坐标像素进行灰度插值，得到整幅配准图像。
全文摘要
本发明公开一种基于全局信息的图像配准方法，涉及图像处理领域，以提高图像配准的精度、增强配准方法的鲁棒性。本发明提供的图像配准方法利用了图像的全局信息。为了度量图像的配准程度，提供了图像的最大方差变化场的定义与计算及基于算术-几何不等式的图像配准测度。本发明提供的技术方案包括图像最大方差变化场的计算，基于最大方差变化场的图像间配准测度的计算，对配准测度的改进，配准参数的优化，依据配准参数对图像进行配准。本发明实施例提供的技术方案适用于需要对图像进行配准的图像处理系统。
文档编号G06T7/00GK102521837SQ20111042425
公开日2012年6月27日 申请日期2011年12月19日 优先权日2011年12月19日
发明者刘素君, 李维彪, 舒小华, 蔡叶菁, 钟云飞, 陈胜蓝 申请人:湖南工业大学