一种异源图像的配准方法与流程

文档序号:20959536发布日期:2020-06-02 20:36阅读:来源:国知局

技术特征:

1.一种异源图像的配准方法,其特征在于包括以下步骤:

步骤一、分别计算待配准的两张红外和可见光图像内的多个角点,以角点所在的对角线作为其主方向;

步骤二、以主方向作为基准方向,计算以角点为中心的邻域梯度向量,进而获得每个角点对应的尺度不变特征描述子即sift描述子;

步骤三、利用每个角点对应的sift描述子,对待配准的两张红外和可见光图像的先进行粗配准再进行精配准,获得最准确的配准点集。

2.根据权利要求1所述的异源图像的配准方法,其特征在于:利用曲率尺度空间css角点提取算法,分别对待配准的两张红外和可见光图像进行角点提取;在每个角点pc所在的轮廓曲线上,取位于角点pc左侧的一点作为左特征点pl,右侧的一点作为右特征点pr,利用其对应的像素坐标,构建左特征向量右特征向量以其和向量作为角点pc的主方向向量。

3.根据权利要求2所述的异源图像的配准方法,其特征在于:记角点pc对应的像素坐标为(xc,yc),取角点pc所在轮廓曲线上左侧一定数量的点对应的像素坐标的平均值作为左特征点pl,记为(xl,yl),取角点pc所在轮廓曲线上右侧一定数量的点对应的像素坐标的平均值作为右特征点pl,记为(xr,yr),则左特征向量右特征向量以及其和向量的计算如下:

其中,ls表示轮廓曲线上的像素取样个数;lc表示整条轮廓曲线的像素个数;cp表示轮廓曲线上的像素点集合,cp(i)表示轮廓曲线上第i个像素点的坐标值;

最终角点的主方向角度计算公式如下:

4.根据权利要求2所述的异源图像的配准方法,其特征在于:以每个角点为中心,将其对应的邻域等分成多个子区域;以角点的主方向为基准方向,将每个子区域等分成多个梯度方向,计算每个梯度方向对应的梯度向量并对角度大于180°的梯度向量的幅值累加到其反方向的梯度向量的幅值上;对所有梯度向量的幅值进行分段处理,完成所有角点对应的sift描述子的计算。

5.根据权利要求4所述的异源图像的配准方法,其特征在于:将每个子区域等分成8个梯度方向;将所有梯度向量的幅值按照降序排列,处于前20%的幅值均调整为1,20%~40%的幅值均调整为0.75,40%~60%的幅值均调整为0.5,60%~80%的幅值均调整为0.25,最后20%的幅值均调整为0。

6.根据权利要求2所述的异源图像的配准方法,其特征在于获得最准确的配准点坐标集合的计算方法包括以下步骤:

步骤ⅰ、利用尺度大小不同的多个sift模板分别对其中一张待配准的红外或可见光图像提取sift描述子,采用最近邻优先bestbinfirstbbf结合双边匹配算法,将其与另一张待配准的可见光或红外图像的sift描述子分别进行粗配准,获取多组粗配准点集;

步骤ⅱ、采用倾斜角一致性匹配方法,对粗配准点集进行精配准;

步骤ⅲ、利用双阈值ransac算法对精配准后的配准点集进行筛选,再经过亚像素优化处理后,获得最准确的匹配点集。

7.根据权利要求6所述的异源图像的配准方法,其特征在于倾斜角一致性匹配方法包括以下步骤:

步骤1)、取配准点对最多的一个点集用于精配准,分别记为并将其对应的sift模板尺度的倒数作为图像缩放比例s,对所述其中一张待配准的红外或可见光图像进行分辨率调整;

步骤2)、计算点集中各个配准点对对应的主方向的角度差值,将所有的角度差值进行等角度间隔划分,取角度间隔中角度差值个数最多对应的角度作为旋转角度,对所述另一张待配准的红外和可见光图像中的所有像素坐标进行坐标旋转;

步骤3)、将待配准的两张红外和可见光图像在x轴方向进行拼接,构建配准点对连线集合θi、di分别表示连线倾斜角和长度,其计算公式如下:

步骤4)、将所有的连线倾斜角向下取整后进行等角度间隔划分,筛选出角度间隔中连线倾斜角个数最多对应的配准点对,再计算这些配准点对连线的长度平均值,筛选出长度平均值的误差允许范围内的配准点对,获得精匹配点集合分别记为

8.根据权利要求7所述的异源图像的配准方法,其特征在于双阈值ransac算法和亚像素优化处理方法包括以下步骤:

步骤①、在点集中随机抽取三个点对进行面积约束判定,若满足,则对点集中的三个点进行面积拟合;

步骤②、计算点集中的各点到拟合后平面的距离,若小于第一距离阈值,则保留拟合后平面,从中筛选得到最优平面;

步骤③、计算点集中的各点到最优平面的距离,若小于第二距离阈值,其对应的点记为内点,则内点集和其配准的对应点集里的点即为像素级匹配点集

步骤④、对像素级匹配点集中的每个点构建方形区域,计算方形区域中的每个点到最优平面的距离,保留最小距离对应的点作为优化后的点,获得最准确的配准点集


技术总结
本发明属于图像处理的技术领域,公开了一种异源图像的配准方法,包括分别在计算待配准的两张红外和可见光图像内的多个角点,以角点所在的对角线作为其主方向;以主方向作为基准方向,计算以角点为中心的邻域梯度向量,进而获得每个角点对应的尺度不变特征描述子即SIFT描述子;利用每个角点对应的SIFT描述子,对待配准的两张红外和可见光图像的先进行粗配准再进行精配准,获得最准确的配准点集。整个算法计算简洁高效,准确率高,提高了红外和可见光图像配准的准确率,为立体视觉的应用解决了关键性的问题,扩展了其应用范围和领域。

技术研发人员:刘亚东;严英杰;李喆;钱勇;罗林根;汪可友;宋辉;盛戈皞;江秀臣;姜骞
受保护的技术使用者:上海交通大学
技术研发日:2020.01.07
技术公布日:2020.06.02
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