图像配准技术研究

图像配准技术研究

论文摘要

图像配准技术是将不同时间、不同传感器或不同视角下获取的同一场景的两幅或多幅图像进行匹配的图像处理过程,是图像处理的一个基本问题。图像配准的方法大致可以分为两类:基于灰度的图像配准方法和基于特征的图像配准方法。本文总结了前人在图像配准领域的研究现状和成果,详细的介绍了图像配准的流程和这两种分类,并且提出了自己的算法。在研究基于灰度的图像配准中,重点研究了基于互信息的医学图像配准技术,基于互信息的全局图像配准方法具有自动化程度高,配准精度高等优点,在医学图像配准中获得了广泛的应用,但是,当平移距离为像素的整数倍时,插值算法会使目标函数产生局部极值,使得最优化搜索有时会终止于局部极值,得到错误的配准参数。本文提出了一种新的插值算法用于克服局部极值问题,同时,给出了一些用于改进精度的方法,如:Powell搜索算法、灰度级的选择、出界点问题,提高了匹配精度。经实验证明,本文提出的方法有效地抑制了局部极值,具有更好的精确性和稳定性。在研究基于特征的图像配准方法时,本文提出了将单演相位(monogenic phase)的概念用于红外图像特征点的匹配,完成了红外图像的配准。用Harris角点检测算法提取特征点,然后以单演信号元素构成相关矩阵,提取出初始特征点对,再用基于Sampson距离的随机抽样一致性算法(RANSAC)去除伪匹配的特征点对,选择内点集估计对极几何的基础矩阵,实现图像的精确配准。实验验证,单演相位的应用高效稳定地完成了红外图像的配准。最后对本文的工作进行了总结,并对本文在图像配准领域仍需要深入研究的地方进行了展望。

论文目录

  • 摘要
  • Abstract
  • 第一章 绪论
  • 1.1 课题的目的和意义
  • 1.2 图像配准国内外发展现状
  • 1.3 论文研究内容及结构安排
  • 第二章 图像配准综述
  • 2.1 图像配准简介
  • 2.2 图像配准理论
  • 2.2.1 图像配准的定义
  • 2.2.2 图像转换类型
  • 2.3 图像配准的方法
  • 2.4 本章小结
  • 第三章 基于互信息的医学图像配准
  • 3.1 医学图像配准技术
  • 3.1.1 医学图像配准的分类
  • 3.1.2 医学图像配准中的几个主要问题
  • 3.2 互信息在图像配准中的作用
  • 3.2.1 熵和联合熵
  • 3.2.2 互信息量
  • 3.2.3 归一化互信息
  • 3.2.4 互信息的计算
  • 3.3 基于互信息的图像配准中的局部极值问题研究与克服
  • 3.3.1 局部极值的成因分析
  • 3.3.2 局部极值的克服
  • 3.4 算法仿真与分析
  • 3.5 本章小结
  • 第四章 基于单演相位的红外图像配准
  • 4.1 红外图像的特点
  • 4.2 特征点提取
  • 4.2.1 Moravec 角点检测算法
  • 4.2.2 SUSAN 角点检测算法
  • 4.2.3 Harris 角点检测算法
  • 4.3 特征点匹配
  • 4.4 基于单演相位的红外图像配准
  • 4.4.1 单演相位相关初匹配
  • 4.4.2 随机抽样一致性算法(RANSAC)和基础矩阵估计
  • 4.5 算法仿真与分析
  • 4.6 本章小结
  • 第五章 总结与展望
  • 5.1 本文研究工作的主要成果
  • 5.2 本文进一步的研究方向
  • 致谢
  • 参考文献
  • 硕士在读期间的研究成果
  • 相关论文文献

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