用于图像配准的方法和系统的制作方法

专利名称：用于图像配准的方法和系统的制作方法
技术领域：
本发明的实施例总体上涉及用于图像处理的方法和系统，且尤其涉及用于图像对 准的方法和系统。
背景技术：
随着视频格式和设备的增多，图像尺寸、配准和裁切方面的改变会更加频繁地出 现。为了再利用而进行的视频重新格式化也会比过去更加常见。例如，将每条线路具有720 个采样的601SD(标准清晰度)视频信号发送为704ATSC(高级电视系统委员会)数字广播 信号将需要重新格式化。作为另一个例子，720SD视频信号到1920HD (高清晰度)视频信号 的转换(这是SD和HD同时联播所必需的)也会需要重新格式化。除了由于改变广播选择 而会引起的重新格式化，用于移动设备和其他手持设备上的消费的视频格式转换(例如， HD到QCIF (四分之一通用图像格式)的转换)可能需要重新格式化。该重新格式化可能需 要图像尺寸、空间偏移(也称为空间配准)、图像边界附近的图像内容损失(也称为裁切) 方面的变化或其他格式化变化。这样的重新格式化可能要求图像适合一个新的纵横比，例 如16 9相对于4 3，其表示宽高比。重新格式化可能需要在图像的侧边上切断或裁切， 或在图像的侧边上增加空白的边界部分(也称为侧幅)，或类似地在图像的顶部和底部也 一样，例如，在宽银幕式(letterbox)图像的情况下。对于设备制造商、广播员、编辑和其他 视频专业人员而言重新格式化可能引起问题。处理设备可能被设置为非正确模式或出现故 障，或者标准可能改变，例如，如前面所提及的720像素到704像素的例子。能够执行用于测量空间畸变、缩放、偏移或转换的方法以及对视频输出进行裁切 的测量工具可能是有用的。此外，图片测量可以从用于全基准测量的视频基准序列图像和 视频测试序列图像之间的空间对准中受益。过去，已经至少部分地使用原始视频图像上的专有条纹位置而实现了对准。这是 侵入性的，并且要求测试和基准视频均具有条纹，这就要求在传输或存储所要求的视频压 缩或其他处理之前添加条纹。在一些应用中，一旦出现测量需要就增加条纹是不切实际的 或不理想的，并且这对于自动化的图片质量测量应用而言是一种限制。一直针对自动视频测量(VM)应用的用于测量空间畸变的自动化方法(诸如消费 性电子产品视频输出确认)可能是有用的。与自动图片质量(PQ)测量一起使用的自动化的 空间对准方法也是有用的。该方法在存在数字压缩伪像、随机噪声、量化错误、非线性畸变、 线性畸变、干扰和可能损害视频信号的质量的其他处理的情况下具有鲁棒性可能是令人期 望的。该方法无需对视频内容的先验知识即可运行也可能是令人期望的，所述先验知识包 括添加到所述视频信号的任意条纹、纵横比、DUT(受测设备)像素时钟、或可能的水平或垂 直缩放比例、偏移或裁切的其他指示。此外，所述方法既精确又计算高效也是令人期望的。随着多媒体数字信号编解码 器(编码器/解码器)技术的改进，主要随着H. 264多媒体数字信号编解码器的部署和改 进，1920像素乘1080像素的HD视频日益倾向于具有较多的客观测量的误差(该误差引起很差的细节相关性)，但在正常的观看条件下在观看者开来与原始的基准视频几乎相同。尤 其是，测量HD视频多媒体数字信号编解码器(例如，H. 264多媒体数字信号编解码器)的 空间畸变的改进的精度以及像素级测试视频可能被损害的其他应用可能是受益的。像素级 测试视频可能被损坏到具有低局部相关性的程度(但在正常观看条件下在普通观众开来 具有好的质量)。另外保持有上述有用特征的计算高效且精确的方法可能是有利的。

发明内容
因此，本发明的实施例包括用于图像对的计算高效且精确的配准的方法和系统。在本发明的一些实施例中，可以确定与第一方向相关联的第一缩减因子，并且可 以确定与第二方向相关联的第二缩减因子。可以根据第一缩减因子和第二缩减因子缩放基 准图像。在一些实施例中，可以根据第一缩减因子和第二缩减因子缩放测试图像。在这些 实施例的一部分中，测试图像可以是相关联测试图像的粗略对准版本。在可选实施例中，测 试图像除了可根据在基准图像和测试图像之间进行的粗略对准测量而被粗略对准外，还可 根据第一缩减因子和第二缩减因子被缩放。可使用经缩放的测试图像和经缩放的基准图像 确定第一对准测量。在根据第一对准测量调整测试图像后，基准图像和经调整的测试图像 可以被用来测量第二对准测量。第一对准测量可能具有与第一缩减因子及第二缩减因子相 关的精确度，并且第二对准测量的搜索范围可能与第一缩减因子及第二缩减因子相关。在本发明的可选实施例中，通过连续地使用较高分辨率的图像和较小的搜索范围 可以获得对准测量的相继改进。在一个示例性实施例中，可以确定与第一方向相关联的第 一缩减因子，并且可以确定与第二方向相关联的第二缩减因子。可以根据第一缩减因子和 第二缩减因子缩放基准图像。在一些实施例中，可以根据第一缩减因子和第二缩减因子缩 放测试图像。在这些实施例的一部分中，测试图像可以是相关联测试图像的粗略对准版本。 在可选实施例中，测试图像除了可根据在基准图像和测试图像之间进行的粗略对准测量被 粗略对准外，还可以根据第一缩减因子和第二缩减因子被缩放。通过使用经缩放的测试图 像和经缩放的基准图像可以确定第一对准测量。在根据第一对准测量调整测试图像后，可 以根据与第一方向相关联的第三缩减因子和与第二方向相关联的第四缩减因子进一步缩 放基准图像和经调整的测试图像。通过使用缩减的基准图像和缩减的经调整的测试图像可 以确定第二对准测量。可以根据第二对准测量对经调整的测试图像作进一步调整，并且该 经过两次调整的测试图像和基准图像可被用于确定完成的对准测试结果。本发明的可选实施例可包括用于垂直对准和水平对准的分别的对准处理。在这种 类型的示例性实施例中，垂直对准处理可以在第一程(pass)中被省略，使得仅水平对准被 处理以完成。然后可以进行第二程，在第二程中没有水平对准处理被进行，使得仅有垂直对 准被处理以完成。通过对结合附图的对本发明的以下详细描述的考虑会更容易理解本发明的前述 以及其他目的、特征和优点。


图1是示出本发明的示例性实施例的图表，包括使用了缩减分辨率的基准图像和 缩减分辨率的测试图像的对准测量的初始确定，在此之后跟随着初始对准测量的后续改进，其中后续改进使用原始基准图像以及根据初始对准测量进行了调整的测试图像。图2是示出本发明的示例性实施例的图表，包括用于改进对准测量的多个改进阶 段；以及图3是示出本发明的示例性实施例的图表，包括使用缩减分辨率的基准图像和缩 减分辨率的测试图像的在一个方向上的对准测量的初始确定，在此之后跟随着初始对准测 量的后续改进，其中后续改进使用原始基准图像以及根据初始对准测量进行了调整的测试 图像。
具体实施例方式通过参考附图将充分地理解本发明的实施例，其中相同部件始终由相同的附图标 记标注。前面所列的图被特意合并为本详细描述的一部分。容易理解的是，本发明的部件(如在此的图中一般地被描述和说明的)可以以广 泛多样的不同配置被布置和设计。因此，对本发明的方法和系统的实施例的以下更详细的 描述并不旨在限制本发明的范围，而仅仅代表本发明的实施例。本发明的实施例可以在测试和测量装置中实施。例如，本发明的实施例可以在视 频测试装置中实施，诸如图片质量分析器。图片质量分析器(诸如TEKTRONIX :PQA500)可 以包含本发明的实施例。本发明实施例的元件可以被包含在硬件、固件和/或软件中。虽然在这里揭示的 示例性实施例可能仅描述了这些形式中的一种，但应当明白，本领域技术人员在不脱离本 发明的范围的情况下可以以这些形式中的任何一种来实现这些元件。本发明的实施例可被用于处理源自视频设备的信号。这些视频信号可由重放装置 产生，例如DVD播放器，机顶盒或由播音员或由在内容传送至终端用户之前的其他内容提 供者使用的产生装置。可以关于示例性场景来描述本发明的一些实施例，在该场景中已获得的视频测试 序列图像被空间对准至视频基准序列图像。可根据由本发明的发明人Kevin M. Ferguson 开发的、且在美国专利申请序列号11/944,050中描述的方法和系统来执行空间对准测量， 该美国专利申请在下文中称为‘050申请，标题为“Measurement Apparatus and Method of Measurement of Video Spatial Scale,Offsetand Cropping",^2007^ 11 21 HJI^, 且其全部内容由此通过引用被合并于此。‘050申请要求于2006年11月22日提交的美国 临时专利申请序列号60/867，087的优先权，且该临时专利申请的全部内容由此通过引用 被合并于此。在‘050申请中描述的本发明的一些实施例可以使用具有持续局部测试和基准互 相关性的图像的线性Hough变换来测量空间畸变参数，例如，相对于基准图像而言的、来自 经历线性和非线性畸变的已获得的测试图像的水平缩放、垂直缩放、偏移、裁切以及其他空 间畸变参数。示例性的线性和非线性畸变可以包括数字压缩和模拟传输伪像以及其他畸变。在这里可以关于空间配准和对准测量来描述本发明的实施例，但也可将本发明的 实施例应用于时间配准和其他应用，其中在偏移(例如，延迟、超前、平移和其他偏移参数) 和缩放(例如，采样率、增益、乘数和其他缩放参数)的参数上，可能需要匹配、映射、相关、识别、搜索和其他类似的查找方法。此外，本发明的实施例可被用于旋转、转换和其他处理 可能已发生在基准和测试信号或数据之间的应用中。在此可以关于视频测试序列图像与视频基准序列图像的对准来描述本发明的实 施例，但应当理解本发明的实施例也可应用于与视频序列不相关联的图像的对准。可以关于图1和图2来描述本发明的一些实施例。在这些实施例中，视频测试序 列图像(又称为测试帧)可以被空间对准到视频基准序列图像，视频基准序列图像又称为 基准帧。初始，较大的图像特征被用于近似对准测量。初始测量结果可以被用于缩小随后 的对准测量中的结合高分辨率图像一起使用的搜索范围。被缩小的搜索范围可确保如果 使用精细细节图像的对准测量失败，则测量结果可以具备由先前的、基于缩减图像的测量 所指示的精确度。关于图1被描述的本发明的一些实施例可包含与对准测量搜索范围2相关联的缩 减因子6的计算5。在一些实施例中，缩减因子6可包含第一方向(例如，水平方向)上的 第一方向缩减因子，以及第二方向(例如，垂直方向)上的第二方向缩减因子。在可选实施 例中，缩减因子6在两个方向(例如，垂直和水平方向)中的每个方向上可以是相同的。在 本发明的一些实施例中，第一方向上的缩减因子可根据以下公式确定 其中FirstDirectionReductionFactor可以表示在第一方向上的缩减因子， FirstDirectionSearchRange可以表示在第一方向上的搜索范围，以及|j]j可以表示最大
的整数、或基数、函数。第二方向上的缩减因子可根据以下公式确定 其中SecondDirectionReductionFactor可以表示在第二方向上的缩减因子， SecondDirectionSearchRange可以表示在第二方向上的搜索范围。在本发明的一些实施例中，其中第一方向可与水平图像方向相关联，而第二方向 可与垂直图像方向相关联，可由Rh表示的水平缩减因子，以及可由Rv表示的垂直缩减因子 可分别根据以下公式确定 其中，SRH和SRV分别表示水平和垂直搜索范围。在本发明的一些实施例中，缩减因子的确定可包括优化关于缩减因子的整个处理 时间。在本发明可选的实施例中(未示出)，缩减因子可被设置为预定值。在本发明的又一 可选实施例中(未示出)，可以根据其他图像参数或特征计算缩减因子。在图1中示出的本发明的一些实施例中，可分别根据确定5的水平缩减因子6和 确定5的垂直缩减因子6将当前基准帧10水平地缩减12和垂直地缩减14。可分别根据 确定的水平缩减因子和确定的垂直缩减因子将当前测试帧水平地缩减和垂直地缩减。在图1示出的本发明的一些实施例中，可按照水平缩减因子6和根据按照‘050申请或本领域已 知的其他对准方法而获得的粗略对准所确定的粗略水平缩放来水平地缩减22当前测试帧 20。可按照垂直缩减因子6和根据粗略对准确定的粗略垂直缩放来垂直地缩减24当前测 试帧20。可根据与粗略对准相关联的粗略偏移移动被缩减的测试图像。在可选的实施例中 (未示出)，测试图像可以是根据粗略对准而形成的结果图像，且可根据水平和垂直缩减因 子缩减测试图像。在一些实施例中，可根据‘050申请的方法执行图像缩减，又称为下采样。在可选 的实施例中，其他下采样方法可以被用于图像缩减。可以使用经缩减的基准图像15和经缩减的测试图像25执行改进的对准测量16。 在本发明的一些实施例中，根据‘050申请可以执行16改进的对准测量。在本发明的可选实 施例中，可根据其他对准方法执行16改进的对准测量。搜索范围可与改进的对准测量相关 联。在本发明的一些实施例中，图像尺寸的搜索范围可以是相关联的尺寸中的图像大小的 百分之三十。由于测试和基准图像的缩减后的大小，相对于利用具有相同百分比值的搜索 范围在较大大小的图像上所做的测量而言，可以以增大的计算速度执行改进的对准测量。所得到的对较低分辨率图像的对准测量结果17可包含水平缩放测量结果(可 由RHscale表示)、垂直缩放测量结果(可由RVscale表示)、水平偏移测量结果(可由 RHoffset表示)，以及垂直偏移测量结果(可由RVoffset表示)。该较低分辨率图像测量 可与具有较低精确度的较高分辨率图像的测量相对应，所述较高分辨率图像的测量可基于 与较高分辨率图像相关联的缩减因子。尤其是，对准在水平方向上的士Rh个像素以及垂直 方向上的士Rv个像素的精度内可以是正确的。然后可根据对准测量结果17缩减26，28当前测试图像20。可使用对准的经调整 的测试图像29和当前基准帧10执行18改进的对准测量。可以将与先前的缩减因子相对 应的被缩小的搜索范围用于改进的对准测量18。因此，可对较大的图像执行对准18，但是 搜索范围可被缩减，从而提供增大的计算速度。所得到的对准测量结果19可精确到像素精度。关于图2可以理解本发明的可选实施例。在这些实施例中，通过连续使用较高分 辨率的图像和较小的搜索范围可获得对准测量的连续改进。图2中示出的本发明的示例性 实施例包含图像大小的两个连续的缩减。本领域普通技术人员应当认识到该方法到另外的 嵌套级别的扩展。如图2示出的示例性实施例应当被视为是本发明的方法和系统的示例， 而不应被解释为对本发明的限制。关于图2而描述的本发明的一些实施例可包含与对准测量搜索范围32相关联的 初始缩减因子36的计算35。在一些实施例中，初始缩减因子36可包含第一方向(例如水 平方向)上的初始第一方向缩减因子，以及第二方向(例如垂直方向)上的初始第二方向 缩减因子。在可选的实施例中，初始缩减因子36在两个方向(例如垂直和水平方向)中的 每个方向上可以是相同的。在本发明的一些实施例中，第一方向上的初始缩减因子可根据 以下公式确定
3I
InitialFirstDirectionReductionFactor= (_ FirstDirectionSearchRange)5 ，
其中InitialFirstDirectionReductionFactor可表示在第一方向上的初始缩减 因子，FirstDirectionSearchRange可表示在第一方向上的搜索范围，以及[□」可表示最大
的整数、或基数、函数。第二方向上的初始缩减因子可根据以下公式确定 其中 InitialSecondDirectionReductionFactor 可表示在第二方向上的初始缩 减因子，以及SecondDirectionSearchRange可表示在第二方向上的搜索范围。在本发明的一些实施例中，其中第一方向可与水平图像方向相关联，而第二方向
可与垂直图像方向相关联，初始水平缩减因子(可由RhO表示)和初始垂直缩减因子(可
由RvO表示)可分别 根据以下公式确定 其中，SRH和SRV分别表示水平和垂直搜索范围。在本发明的一些实施例中，初始缩减因子的确定可包括优化关于初始缩减因子的 整个处理时间。在本发明可选的实施例中(未示出)，初始缩减因子可被设置为预定值。在 本发明的另一可选实施例中(未示出)，可根据其他图像参数或特征计算初始缩减因子。在图2中示出的本发明的一些实施例中，可分别根据确定35的初始水平缩减因子 36和确定35的初始垂直缩减因子36将当前基准帧40水平地缩减42和垂直地缩减44。可 分别根据确定的初始水平缩减因子和确定的初始垂直缩减因子将当前测试帧水平地缩减 和垂直地缩减。在图2示出的本发明的一些实施例中，可按照初始水平缩减因子36和根据 按照‘050申请或本领域已知的其他对准方法而获得的粗略对准所确定的粗略水平缩放来 水平地缩减52当前测试帧50。可按照垂直缩减因子36和根据粗略对准确定的粗略垂直缩 放来垂直地缩减54当前测试帧50。可根据与粗略对准相关联的粗略偏移来移动被缩减的 测试图像。在可选的实施例中(未示出)，测试图像可以是根据粗略对准而形成的结果图 像，且可根据水平和垂直缩减因子缩减测试图像。在一些实施例中，可根据‘050申请的方法执行图像缩减，又称为下采样。在可选 的实施例中，其他下采样方法可以被用于图像缩减。可使用经缩减的基准图像45和经缩减的测试图像55执行改进的对准测量46。在 本发明的一些实施例中，可根据‘050申请执行改进的对准测量46。在本发明的可选实施 例中，可根据其他对准方法执行改进的对准测量46。搜索范围可以与改进的对准测量相关 联。在本发明的一些实施例中，图像尺寸的搜索范围可以是相关联尺寸中的图像大小的百 分之三十。由于测试和基准图像的缩减后的大小，相对于利用具有相同百分比值的搜索范 围在较大大小的图像上所做的测量而言，可以以增大的计算速度执行改进的对准测量。所得到的对较低分辨率图像的对准测量结果47可包含第一结果水平缩放测量 结果(可由RHOscale表示)、第一结果垂直缩放测量结果(可由RVOscale表示)、第一 结果水平偏移测量结果(可由RHOoffset表示)，以及第一结果垂直偏移测量结果(可由 RVOoffset表示)。该较低分辨率图像对准测量可与具有较低精确度的较高分辨率图像的测量相对应，其所述较高分辨率图像的测量基于与较高分辨率图像相关的缩减因子。尤其 是，对准可以在水平方向上的士RhO个像素以及垂直方向上的士RvO个像素的精度内是正 确的。可根据对准测量46的结果47调整56，58当前测试帧50。根据第二水平缩减因子 Rhl以及第二垂直缩减因子Rvl，当前基准帧40和被调整的测试帧59可被分别水平地缩减 62，72和垂直地缩减64，74。第二水平缩减因子和第二垂直缩减因子可分别与所确定的初 始水平缩减因子和所确定的初始垂直缩减因子有关。在本发明的一些实施例中，第二缩减 因子可以为初始缩减因子的大约一半。所得到的被缩减的基准65和测试75图像可被用于 获取66改进的对准测量67，在水平方向上使用士RhO个像素的水平搜索范围，并且在垂直 方向上使用士RvO个像素的垂直搜索范围。所得到的对较低分辨率图像的对准测量结果67可包含第二结果水平缩放测量结 果(可由RHlscale表示)、第二结果垂直缩放测量结果(可由RVlscale表示)、第二结果水 平偏移测量结果(可由RHloffset表示)以及第二结果垂直偏移测量结果(可由RVloffset 表示)。该较低分辨率图像对准测量可与具有较低精确度的较高分辨率图像的测量相对应， 所述较高分辨率图像的测量基于与较高分辨率图像相关的缩减因子。尤其是，对准可以在 水平方向上的士Rhl个像素以及垂直方向上的士Rvl个像素的精度内是正确的。然后可根据对准测量结果77来缩减76，78先前被校正的测试图像59。可通过使 用对准的经调整的测试图像79和当前基准帧10执行改进的对准测量68。可将与先前的缩 减因子相对应的被缩小的搜索范围用于改进的对准测量68。因此，可对较大的图像执行对 准68，但是搜索范围可被缩减，从而提供增大的计算速度。所得到的对准测量结果69可精 确到像素精度。本发明的可选的实施例可包括用于垂直对准和水平对准的分别的对准处理。在这 种类型的示例性实施例中，垂直对准处理在第一程中可被省略，使得仅水平对准被处理以 完成。然后可进行第二程，在第二程中没有水平对准处理被进行，使得仅有垂直对准可被处 理以完成。这些可选的实施例可关于图3被描述。关于图3描述的本发明的一些实施例可包含与第一方向(可由D表示)上的对准 测量搜索范围(可由SR表示)82相关联的缩减因子(可由Rd表示)86的计算85。在一些 实施例中，缩减因子86可与水平或垂直方向相关联。在本发明的一些实施例中，在第一方 向上的缩减因子可根据以下公式确定 其中|j]J表示最大的整数、或基数、函数。在本发明的一些实施例中，第一方向上的缩减因子的确定包含优化关于第一方向 上的缩减因子的整个处理时间。在本发明可选的实施例中(未示出)，第一方向上的缩减因 子可被设置为预定值。在本发明的又一可选实施例中(未示出)，可根据其他图像参数或特 征计算第一方向上的缩减因子。在图3中示出的本发明的一些实施例中，根据确定85的方向缩减因子86可使当前基准帧90在第一方向D上被缩减92。根据确定的方向缩减因子可使当前测试帧在第一 方向D上被缩减。在图3示出的本发明的一些实施例中，按照方向缩减因子86和根据按照 ‘050申请或本领域已知的其他对准方法而获得的粗略对准所确定的粗略的基于方向的缩 放可使当前测试帧100在第一方向D上被缩减102。可根据与粗略对准相关联的粗略偏移 移动被缩减的测试图像。在可选的实施例中(未示出)，测试图像可以是根据粗略对准而形 成的结果图像，且可根据方向缩减因子缩减测试图像。在一些实施例中，可根据‘050申请的方法执行图像缩减，又称为下采样。在可选 的实施例中，其他下采样方法可以被用于图像缩减。可使用经缩减的基准图像95和经缩减的测试图像105执行改进的对准测量96。 在本发明的一些实施例中，可根据‘050申请执行改进的对准测量96。在本发明的可选实 施例中，可根据其他对准方法执行改进的对准测量96。搜索范围可与改进的对准测量相关 联。在本发明的一些实施例中，第一方向上的搜索范围可以是相关联尺寸中的图像大小的 百分之三十。由于测试和基准图像的缩减后的大小，相对于利用具有相同百分比值的搜索 范围在较大大小的图像上所做的测量而言，可以以增大的计算速度执行改进的对准测量。所得到的对较低分辨率图像的对准测量结果97可包含第一方向缩放测量结果 (可由RDscale表示)以及第一方向偏移测量结果(可由RDoffset表示)。该较低分辨率 图像测量可与具有较低精确度的较高分辨率图像的测量相对应，所述较高分辨率图像的测 量基于与较高分辨率图像相关的缩减因子。尤其是，对准可以在第一方向上的士RD个像素 的精度内是正确的。然后可根据对准测量结果97将当前测试图像100在第一方向上缩减106。通过使 用对准的经调整的测试图像109和当前基准帧90可执行改进的对准测量98。可将与先前 的缩减因子相对应的被缩小的搜索范围用于改进的对准测量98。因此，可对较大的图像执 行对准98，但是搜索范围可被缩减，从而提供增大的计算速度。所得到的对准测量结果99 可精确到像素精度。在本发明的一些实施例中，根据关于图3描述的实施例的对准处理可在第一方向 上执行以完成。然后根据关于图3描述的实施例的对准处理可在第二方向上执行以完成。 在一些实施例中，第二程的当前测试帧和来自第一程的当前测试帧可以相同。在可选的实 施例中，第二程的当前测试帧可以是根据在第一方向上进行的完整的对准测量而经调整的 第一程的当前测试帧。包含独立的方向程的本发明的可选实施例可包含根据被修改为仅处理一个方向 的图2的多个嵌套改进阶段。本发明的可选的实施例可包含自适应的连续的改进。在这些实施例中，可通过在 每个改进的对准测量中使用经评估的相关系数以确定是否需要更多处理来自适应地平衡 速度、精度和鲁棒性。在一些实施例中，检查与经缩减的图像级别相关联的最大相关性，如 果该最大相关性值不是足够大，则在不缩小搜索范围的情况下测量下一级别。这种情况会 反复出现直至最大相关性值超过阈值或者直至分辨率达到原始图像的分辨率。在前述说明书中使用过的术语和表达在那里作为描述术语使用，而非限制，且在 使用这样的术语和表达时并不旨在排除与示出的和描述的特征或其部分的等价物，应当认 识到，本发明的范围仅由所附的权利要求定义和限制。
权利要求
一种用于对准测试图像和基准图像的方法，所述方法包括a)确定与第一方向相关联的第一缩减因子；b)确定与第二方向相关联的第二缩减因子；c)根据所述第一缩减因子和所述第二缩减因子缩放基准图像；d)根据所述第一缩减因子和所述第二缩减因子缩放测试图像；e)通过使用经缩放的测试图像和经缩放的基准图像来确定在测试图像和基准图像之间的第一对准测量；f)根据所述第一对准测量调整测试图像；以及g)通过使用经调整的测试图像和基准图像来确定在测试图像和基准图像之间的第二对准测量。
2.如权利要求1所述的方法，其中a)所述第一方向是从由垂直和水平组成的组中选出的方向；以及b)所述第二方向是来自由垂直和水平组成的组中的另一个没有被选中的方向。
3.如权利要求1所述的方法，进一步包括根据所述第二对准测量调整测试图像。
4.如权利要求1所述的方法，其中a)所述第一缩减因子基于所述第一方向上的第一搜索范围；以及b)所述第二缩减因子基于所述第二方向上的第二搜索范围。
5.如权利要求4所述的方法，其中 3三a)根据(^FirstSearchRangeY计算所述第一缩减因子，其中FirstSearchRange表示所述第一搜索范围；以及3^b)根据ir^Second&arvhliangey计算所述第二缩减因子，其中SecondSearchRange表示所述第二搜索范围。
6.如权利要求1所述的方法，进一步包括a)针对测试图像和基准图像接收粗略的对准测量；以及b)其中i)所述缩放测试图像进一步包括根据粗略的对准测量调整测试图像；以及 )所述根据所述第一对准测量调整测试图像进一步包括根据粗略的对准测量调整测 试图像。
7.如权利要求1所述的方法，其中测试图像包括与测试图像相关联的图像的粗略对准 的版本。
8.一种用于对准测试图像和基准图像的方法，所述方法包括a)确定与第一方向相关联的第一缩减因子；b)根据所述第一缩减因子在所述第一方向上缩放基准图像；c)根据所述第一缩减因子在所述第一方向上缩放测试图像；d)通过使用所述第一方向缩放后的测试图像和所述第一方向缩放后的基准图像确定 所述测试图像和所述基准图像之间的在所述第一方向上的第一方向第一对准测量；e)根据所述第一方向第一对准测量调整测试图像；以及f)通过使用根据所述第一方向第一对准测量调整后的测试图像和基准图像来确定测 试图像和基准图像之间的在所述第一方向上的第一方向第二对准测量。
9.如权利要求8所述的方法，进一步包括a)确定与第二方向相关联的第二缩减因子；b)根据所述第二缩减因子在所述第二方向上缩放基准图像；c)根据所述第二缩减因子在所述第二方向上缩放测试图像；d)通过使用所述第二方向缩放后的测试图像和所述第二方向缩放后的基准图像确定 测试图像和基准图像之间的在所述第二方向上的第二方向第一对准测量；e)根据所述第二方向第一对准测量调整测试图像；以及f)通过使用根据所述第二方向第一对准测量调整后的测试图像和基准图像来确定测 试图像和基准图像之间的在所述第二方向上的第二方向第二对准测量。
10.如权利要求9所述的方法，其中a)所述第一方向是从由垂直和水平组成的组中选出的方向；以及b)所述第二方向是来自由垂直和水平组成的组中的另一个没有被选中的方向。
11.如权利要求9所述的方法，进一步包括根据所述第一方向第二对准测量和所述第 二方向第二对准测量调整测试图像。
12.如权利要求9所述的方法，其中a)所述第一缩减因子基于在所述第一方向上的第一搜索范围；以及b)所述第二缩减因子基于在所述第二方向上的第二搜索范围。
13.如权利要求12所述的方法，其中 3三a)根据 计算所述第一缩减因子，其中FirstSearchRange表示所述第一搜索范围；以及 3b)根据 计算所述第二缩减因子，其中SecondSearchRange表示所述第二搜索范围。
14.如权利要求9所述的方法，进一步包括a)针对测试图像和基准图像接收粗略的对准测量；以及b)其中i)所述在第一方向上缩放测试图像进一步包括根据粗略的对准测量调整测试图像； )所述根据第一方向第一对准测量调整测试图像进一步包括根据粗略的对准测量调 整测试图像；iii)所述在第二方向上缩放测试图像进一步包括根据粗略的对准测量调整测试图像；以及iv)所述根据第二方向第一对准测量调整测试图像进一步包括根据粗略的对准测量调 整测试图像。
15.如权利要求9所述的方法，其中测试图像包括与测试图像相关联的图像的粗略对准的版本。
16.如权利要求8所述的方法，其中所述第一缩减因子基于在所述第一方向上的第一 搜索范围。
I
17.如权利要求16所述的方法，其中根据(^FifstSmrvhRangey计算所述第一缩减因子，其中FirstSearchRange表示所述第一搜索范围。
18.如权利要求8所述的方法，进一步包括a)针对测试图像和基准图像接收粗略的对准测量；以及b)其中i)所述在第一方向上缩放测试图像进一步包括根据粗略的对准测量调整测试图像；以及 )所述根据第一方向第一对准测量调整测试图像进一步包括根据粗略的对准测量调 整测试图像。
19.如权利要求8所述的方法，其中测试图像包括与测试图像相关联的图像的粗略对 准的版本。
20.一种用于对准测试图像和基准图像的方法，所述方法包括a)确定与第一方向相关联的第一缩减因子；b)确定与第二方向相关联的第二缩减因子；c)根据所述第一缩减因子和所述第二缩减因子缩放基准图像，从而生成第一缩放后的 基准图像；d)根据所述第一缩减因子和所述第二缩减因子缩放测试图像，从而生成第一缩放后的 测试图像；e)通过使用第一缩放后的基准图像和第一缩放后的测试图像确定测试图像和基准图 像之间的第一对准测量；f)根据所述第一对准测量调整测试图像；g)确定与所述第一方向相关联的第三缩减因子；h)确定与所述第二方向相关联的第四缩减因子；i)根据所述第三缩减因子和所述第四缩减因子缩放基准图像，从而生成第二缩放后的 基准图像；j)根据所述第三缩减因子和所述第四缩减因子缩放第一对准测量调整后的测试图像， 从而生成缩放后的第一调整测试图像；k)通过使用所述第二缩放后的基准图像和所述缩放后的第一调整测试图像确定测试 图像和基准图像之间的第二对准测量；l)根据所述第二对准测量调整所述第一对准测量调整后的测试图像；以及 m)通过使用所述基准图像和所述第二对准测量调整后的第一对准测量调整后的测试 图像确定测试图像和基准图像之间的第三对准测量。
全文摘要
本发明涉及用于图像配准的方法和系统，尤其是，涉及用于计算高效和鲁棒的图像对准的方法和系统。起初，较大的图像特征可被用于近似对准测量。初步测量的结果可被用于缩小随后的对准测量中的结合较高分辨率图像一起使用的搜索范围。被缩小的搜索范围能确保如果使用精细细节图像的所述对准测量失败，则所述测量结果会具备由先前的、基于缩减的图像的测量所指示的精确度。
文档编号H04N17/00GK101924872SQ20101014895
公开日2010年12月22日 申请日期2010年3月5日 优先权日2009年3月5日
发明者K·M·费尔古森 申请人:特克特朗尼克公司