基于正弦启发式搜索的图像配准方法技术

本发明专利技术公开了一种基于正弦启发式搜索的图像配准方法。本发明专利技术利用正弦函数启发的参数控制策略来改进和声搜索算法的搜索性能，并根据新产生的个体能否进入下一代种群而适应性地调整和声搜索算法的搜索步长，然后利用得到的改进和声搜索算法来优化图像配准的参数。本发明专利技术能够在很大程度上改进和声搜索算法在求解图像配准参数时的搜索性能，能够提高图像配准的精度。

【技术实现步骤摘要】
基于正弦启发式搜索的图像配准方法
本专利技术涉及图像处理领域，尤其是涉及一种基于正弦启发式搜索的图像配准方法。
技术介绍
图像配准就是求解出一组空间变换参数对待配准的图像进行空间变换，再将空间变换后的图像与参考图像进行匹配。图像配准的核心就是如何求解出图像配准的空间变换参数。目前，研究人员经常采用演化算法来优化图像配准的空间变换参数。例如，张秀杰等将量子算法引入到和声搜索算法中来提高图像配准参数的精度(张秀杰,李士勇,沈毅,宋申民.和声量子遗传算法在图像配准中的应用[J].系统工程与电子技术,2012,34(10):2152-2156.)；刘哲等将Powell局部搜索方法融合到自适应差分演化算法中用以提升图像配准参数的求解效率(刘哲,宋余庆,王栋栋.自适应变异差分算法与Powell算法相结合的医学图像配准[J].计算机科学,2017,44(11):297-300.)。和声搜索算法是一种很有潜力的演化算法，它在解决一些实际工程问题中获得了很令人满意的结果。然而，传统和声搜索算法应用于优化图像配准参数时容易出现搜索能力不足，求解精度难以满足工程实际要求的缺点。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种基于正弦启发式搜索的图像配准方法。它在很大程度上克服了传统和声搜索算法应用于优化图像配准参数时搜索能力不足，求解精度难以满足工程实际要求的缺点，本专利技术能够提高图像配准参数的精度。本专利技术的技术方案：一种基于正弦启发式搜索的图像配准方法，包括以下步骤：步骤1，输入参考图像CM，然后输入待配准图像PM；步骤2，设置和声库的大小HMS以及最大演化代数MaxT；步骤3，令演化代数t＝0，步长因子NSFt＝0.5；步骤4，随机初始化和声库中的HMS个个体，并且和声库中每个个体存储了三个待优化的图像配准参数值，即图像配准的横向偏移量、纵向偏移量和旋转角度；步骤5，从和声库的前KBest个优秀个体中随机选择出一个个体记为KBI，然后令精英个体PBAt＝KBI，其中优秀个体数量并且表示向上取整符号；步骤6，按公式(1)计算库选概率HMCRt与扰动概率PARt：其中sin为正弦函数，π为圆周率；步骤7，按公式(2)计算当前步长因子TNSF：其中tml为[0,1]之间的随机实数；rand(0,1)为在[0,1]之间产生随机数的函数；步骤8，执行和声搜索操作算子产生一个个体Ut，具体步骤如下：步骤8.1，令计数器mj＝1；步骤8.2，如果计数器mj小于或等于3，则转到步骤8.3，否则转到步骤9；步骤8.3，在[0,1]之间产生一个随机实数thr，如果thr小于HMCRt，则转到步骤8.4，否则转到步骤8.10；步骤8.4，在[1,HMS]之间随机产生一个正整数TP1，并令其中为个体Ut在第mj维的值；表示和声库中第TP1个个体在第mj维的值；步骤8.5，在[0,1]之间随机产生一个实数tpr，如果tpr小于PARt，则转到步骤8.6，否则转到步骤8.11；步骤8.6，在[1,HMS]之间随机产生一个正整数TP2；步骤8.7，在[1,HMS]之间随机产生一个不等于TP2的正整数TP3；步骤8.8，按公式(3)计算的值：其中交叉权值EW为[0,1]之间的随机实数；反向因子GOK为[0,1]之间的随机实数；为精英个体在第mj维的值；为和声库中第TP2个个体在第mj维的值；为和声库中第TP3个个体在第mj维的值；DLmj为和声库中第mj维的当前最小值，DUmj为和声库中第mj维的当前最大值；步骤8.9，转到步骤8.11；步骤8.10，令其中LBmj为第mj个图像配准参数的搜索下界；UBmj为第mj个图像配准参数的搜索上界；步骤8.11，令计数器mj＝mj+1，转到步骤8.2；步骤9，找出和声库中的最差个体记为Worstt，计算个体Ut的适应值，然后更新和声库并保存和声库中的最优个体Bestt；步骤10，按公式(4)更新下一代步长因子NSFt+1：步骤11，如果个体Ut进入了下一代和声库，则保持精英个体PBAt不变，否则从和声库的前KBest个优秀个体中随机选择出一个个体记为KBI，然后令精英个体PBAt＝KBI；步骤12，令当前演化代数t＝t+1；步骤13，重复步骤6至步骤12直至当前演化代数达到最大演化代数后结束，执行过程中得到的最优个体Bestt即为图像配准参数，利用得到的图像配准参数对图像PM进行空间变换，即得到配准后图像。本专利技术将正弦函数启发的参数控制策略融合到和声搜索算法中来提高和声搜索算法的优化性能，并根据当前产生新个体的适应值优劣来适应性地调整和声搜索算法的搜索步长，然后利用得到的增强和声搜索算法来优化图像配准的参数。本专利技术能够在很大程度上增强和声搜索算法在求解图像配准参数时的搜索能力，能够提高图像配准的精度。附图说明图1为参考图像。图2为待配准图像。图3为应用本专利技术的配准图像结果。具体实施方式下面通过实施例，并结合附图，对本专利技术的技术方案作进一步具体的说明。实施例：本实施例结合附图，本专利技术的具体实施步骤如下：步骤1，输入如图1所示的参考图像CM，然后输入如图2所示的待配准图像PM；步骤2，设置和声库的大小HMS＝12以及最大演化代数MaxT＝10；步骤3，令演化代数t＝0，步长因子NSFt＝0.5；步骤4，随机初始化和声库中的HMS个个体，并且和声库中每个个体存储了三个待优化的图像配准参数值，即图像配准的横向偏移量、纵向偏移量和旋转角度；步骤5，从和声库的前KBest个优秀个体中随机选择出一个个体记为KBI，然后令精英个体PBAt＝KBI，其中优秀个体数量并且表示向上取整符号；步骤6，按公式(1)计算库选概率HMCRt与扰动概率PARt：其中sin为正弦函数，π为圆周率；步骤7，按公式(2)计算当前步长因子TNSF：其中tml为[0,1]之间的随机实数；rand(0,1)为在[0,1]之间产生随机数的函数；步骤8，执行和声搜索操作算子产生一个个体Ut，具体步骤如下：步骤8.1，令计数器mj＝1；步骤8.2，如果计数器mj小于或等于3，则转到步骤8.3，否则转到步骤9；步骤8.3，在[0,1]之间产生一个随机实数thr，如果thr小于HMCRt，则转到步骤8.4，否则转到步骤8.10；步骤8.4，在[1,HMS]之间随机产生一个正整数TP1，并令其中为个体Ut在第mj维的值；表示和声库中第TP1个个体在第mj维的值；步骤8.5，在[0,1]之间随机产生一个实数tpr，如果tpr小于PARt，则转到步骤8.6，否则转到步骤8.11；步骤8.6，在[1,HMS]之间随机产生一个正整数TP2；步骤8.7，在[1,HMS]之间随机产生一个不等于TP2的正整数TP3；步骤8.8，按公式(3)计算的值：其中交叉权值EW为[0,1]之间的随机实数；反向因子GOK为[0,1]之间的随机实数；为精英个体在第mj维的值；为和声库中第TP2个个体在第mj维的值；为和声库中第TP3个个体在第mj维的值；DLmj为和声库中第mj维的当前最小值，DUmj为和声库中第mj维的当前最大值；步骤8.9，转到步骤8.11；步骤8.10，令其中LBmj为第mj个图像配准参数的搜索下界；UBmj为第mj个图像配准参数的搜索上界；步骤8.11，令计数器mj＝mj+1本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于正弦启发式搜索的图像配准方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1，输入参考图像CM，然后输入待配准图像PM；步骤2，设置和声库的大小HMS以及最大演化代数MaxT；步骤3，令演化代数t＝0，步长因子NSF

【技术特征摘要】
1.一种基于正弦启发式搜索的图像配准方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1，输入参考图像CM，然后输入待配准图像PM；步骤2，设置和声库的大小HMS以及最大演化代数MaxT；步骤3，令演化代数t＝0，步长因子NSFt＝0.5；步骤4，随机初始化和声库中的HMS个个体，并且和声库中每个个体存储了三个待优化的图像配准参数值，即图像配准的横向偏移量、纵向偏移量和旋转角度；步骤5，从和声库的前KBest个优秀个体中随机选择出一个个体记为KBI，然后令精英个体PBAt＝KBI，其中优秀个体数量并且表示向上取整符号；步骤6，按公式(1)计算库选概率HMCRt与扰动概率PARt：其中sin为正弦函数，π为圆周率；步骤7，按公式(2)计算当前步长因子TNSF：其中tml为[0,1]之间的随机实数；rand(0,1)为在[0,1]之间产生随机数的函数；步骤8，执行和声搜索操作算子产生一个个体Ut，具体步骤如下：步骤8.1，令计数器mj＝1；步骤8.2，如果计数器mj小于或等于3，则转到步骤8.3，否则转到步骤9；步骤8.3，在[0,1]之间产生一个随机实数thr，如果thr小于HMCRt，则转到步骤8.4，否则转到步骤8.10；步骤8.4，在[1,HMS]之间随机产生一个正整数TP1，并令其中为个体Ut在第mj维的值；表示和声库中第TP1个个体在第mj维的值；步骤8.5，在[0,1]之间随机产生一个实数tpr，如果tpr小于PARt，则转到步骤...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭肇禄，尹宝勇，岳雪芝，
申请(专利权)人：江西理工大学，
类型：发明
国别省市：江西,36