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《基于相位相關(guān)和重采樣的亞像素圖像配準(zhǔn)算法》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫(kù)。
1、華南理工大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)第38卷第10期JournalofSouthChinaUniversityofTechnologyVo.l38No.102010年10月(NaturalScienceEdition)October2010文章編號(hào):1000565X(2010)10006806*基于相位相關(guān)和重采樣的亞像素圖像配準(zhǔn)算法1,21,2周武胡躍明(1.華南理工大學(xué)精密電子制造裝備教育部工程研究中心,廣東廣州510640;2.華南理工大學(xué)自動(dòng)化科學(xué)與工程學(xué)院,廣東廣州510640)摘要:為了實(shí)現(xiàn)高精度的圖像配準(zhǔn),提出了一種基
2、于相位相關(guān)和重采樣的亞像素圖像配準(zhǔn)算法.首先基于相位相關(guān)實(shí)現(xiàn)像素級(jí)的粗定位,然后在粗定位點(diǎn)鄰域范圍內(nèi)利用矩陣乘法的離散傅里葉變換(DFT)高倍數(shù)重采樣,并基于相位相關(guān)作重采樣區(qū)域的像素級(jí)定位,實(shí)現(xiàn)亞像素級(jí)的細(xì)定位.文中從理論上證明了基于矩陣乘法的DFT實(shí)現(xiàn)部分區(qū)域重采樣的方法與基于零填充重采樣的方法在計(jì)算精度上具有等效性.實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,文中算法的配準(zhǔn)精度、計(jì)算效率和抗噪性優(yōu)于基于交互相關(guān)和擴(kuò)展相位相關(guān)的亞像素配準(zhǔn)算法.關(guān)鍵詞:相位相關(guān);重采樣;亞像素;配準(zhǔn);矩陣乘法中圖分類(lèi)號(hào):TP391.41do:i10.3969/.jissn.10
3、00565X.2010.10.013[9]圖像配準(zhǔn)是將多幅含有相同場(chǎng)景或目標(biāo)的圖像關(guān)方法實(shí)現(xiàn)了亞像素級(jí)配準(zhǔn),配準(zhǔn)精度仍然由擴(kuò)進(jìn)行幾何對(duì)準(zhǔn)的過(guò)程,已廣泛應(yīng)用于遙感探測(cè)、醫(yī)學(xué)展相位相關(guān)決定,受噪聲影響較大.最優(yōu)化方法較為[12]成像及計(jì)算機(jī)視覺(jué)等領(lǐng)域.但大多圖像配準(zhǔn)方靈活,可支持各種變換模型,配準(zhǔn)精度也較高,但計(jì)法是像素級(jí)精度的,計(jì)算機(jī)視覺(jué)領(lǐng)域的目標(biāo)定位、高算量非常大,計(jì)算速度慢,收斂概率和尋找全局最優(yōu)精度三維重建、遙感圖像等應(yīng)用需要高精度的配準(zhǔn),解的概率需要提高.即亞像素級(jí)的配準(zhǔn).國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)提高圖像配準(zhǔn)精文獻(xiàn)[12]中提出了基于交互相
4、關(guān)和重采樣的[37]度進(jìn)行了大量的研究,按算法的基本思想,現(xiàn)有亞像素圖像配準(zhǔn)算法,利用交互相關(guān)獲取粗定位和[8]的亞像素圖像配準(zhǔn)算法主要分為3類(lèi):插值方法、細(xì)定位峰值,但交互相關(guān)具有峰值定位精度不高、灰[9][10]擴(kuò)展相位相關(guān)方法和最優(yōu)化方法.其中,插值度變化難以獲得精確峰值點(diǎn)的不足.為此,文中提出方法采用插值技術(shù)對(duì)圖像和模板進(jìn)行插值重采樣,基于相位相關(guān)和重采樣的亞像素圖像配準(zhǔn)算法,采在采樣后的圖像上進(jìn)行各種像素級(jí)的配準(zhǔn)來(lái)獲得亞用相位相關(guān)代替交互相關(guān)實(shí)現(xiàn)峰值定位,并從理論像素級(jí)精度,配準(zhǔn)精度主要受采用的圖像插值函數(shù)上證明了基于矩陣乘法的離
5、散傅里葉變換(DFT)實(shí)性能的影響.擴(kuò)展相位相關(guān)方法主要是基于頻域相現(xiàn)區(qū)域重采樣的方法與傳統(tǒng)的基于零填充重采樣的位相關(guān)和多抽樣率的信號(hào)處理理論,將相位相關(guān)擴(kuò)方法在計(jì)算精度上具有等效性.展到亞像素級(jí)精度,但必須在較高信噪比下才能取1相位相關(guān)和圖像重采樣得較高的配準(zhǔn)精度,如果圖像噪聲較大,將很難獲得穩(wěn)定的歸一化功率譜傅里葉逆變換的多個(gè)鄰近脈沖1.1相位相關(guān)峰值.文獻(xiàn)[11]中通過(guò)結(jié)合線性插值和擴(kuò)展相位相相位相關(guān)主要是基于傅里葉變換中的平移定收稿日期:20100108*基金項(xiàng)目:國(guó)家自然科學(xué)基金重點(diǎn)資助項(xiàng)目(60835001)作者簡(jiǎn)介:
6、周武(1984),男,博士生,主要從事計(jì)算機(jī)精密檢測(cè)研究.Emai:lzhouwu787@126.com第10期周武等:基于相位相關(guān)和重采樣的亞像素圖像配準(zhǔn)算法69理.假設(shè)f1(x,y)和f2(x,y)是兩幅存在平移變換1.3基于矩陣乘法的DFT重采樣(x0,y0)關(guān)系的圖像,滿足基于矩陣乘法的離散傅里葉變換利用矩陣的性f2(x,y)=f1(x-x0,y-y0)(1)質(zhì)實(shí)現(xiàn)對(duì)部分點(diǎn)序列的傅里葉變換.對(duì)于一維離散它們對(duì)應(yīng)的傅里葉變換分別為F1(u,v)和F2(u,v),信號(hào)x(k),基于一維矩陣乘法的DFT表達(dá)形式為則有N-1-j2pn
7、k/N-j2p(ux0+vy0)X(k)x,sk!?x(n)e(5)F2(u,v)=eF1(u,v)(2)n=0-j2pnk/N定義這兩幅圖像間的互功率譜為式中:k=0,1,2,#,N-1;sk=e.*F1(u,v)F2(u,v)j2p(ux0+vy0)將基于一維矩陣乘法的DFT輸出組成一個(gè)向P(u,v)==e(3)*F1(u,v)F2(u,v)量,即*式中:F2為F2的復(fù)共軛,F1F2表示F1F2X(1)s0(0)s0(1)#s0(N-1)x(0)的幅值譜.傅里葉變換的平移定理保證了圖像間的X(2)s1(0)s1(1)#s1
8、(N-1)x(1)互功率譜相位等于圖像間的相位差.在頻域中對(duì)X(3)=s2(0)s2(1)#s2(N-1)x(2)P(u,v)進(jìn)行離散傅里葉逆變換(IDFT),那
