一种基于边缘提取的异谱图像配准方法技术

本发明专利技术公开了一种基于边缘提取的异谱图像配准方法，属于图像配准领域，包括：对红外图像的源图像和可见光图像的源图像分别进行边缘提取，得到两幅边缘图像，将其中一幅作为参考图像，另一幅作为待配准图像；将参考图像划分为多个互不重叠的子图像块，在各子图像块内，从指定大小的所有区域中选取包含边缘点数量最多的区域作为对应子图像块内的子边缘模板，将各子边缘模板按位置组合得到匹配边缘模板；利用匹配边缘模板对待配准图像进行匹配，根据匹配结果计算待配准图像到参考图像的变换矩阵；根据变换矩阵，对待配准图像对应的源图像中的各像素进行位置变换，完成图像配准

【技术实现步骤摘要】
一种基于边缘提取的异谱图像配准方法


[0001]本专利技术属于图像配准领域，更具体地，涉及一种基于边缘提取的异谱图像配准方法
。

技术介绍

[0002]在众多的多光谱图像中，应用最为广泛的是红外图像和可见光图像
。
红外图像通过物体的热辐射成像，因此受光照
、
遮挡等环境因素的影响较小，可以很好地突出图像中的高亮目标信息，但图像分辨率较低；可见光图像通过物体反射的光线进行成像，图像中包含丰富的细节纹理信息，同时具有较高分辨率，更符合人们的视觉感知，但易受光照等环境因素的影响
。
通过进行红外与可见光图像的配准融合，可以很好地将两者优势进行结合，这样既保证了图像中丰富的细节纹理信息同时也可突出图像中的高亮目标
。
[0003]在红外图像和可见光图像的实际成像过程中，两种传感器的成像谱段和成像视角往往存在一定的差异，为了更好地将两类图像结合处理，往往需要首先将两者进行配准操作，然后将配准后图像用于后续进一步的图像处理，比如进行图像融合等
。
目前，红外与可见光图像的配准技术已广泛用于军事探测
、
电力巡检
、
医学成像分析
、
地质监测
、
遥感图像
、
自动控制等众多领域
。
同谱图像配准中大多利用的是图像的灰度信息或由灰度计算得到的相应特征信息
。
但红外图像和可见光图像的成像机理不同，属于异谱图像，图像间的灰度相关性很弱，这种基于灰度的图像配准的方法无法达到理想效果
。
[0004]考虑到红外图像和可见光图像之间的边缘信息具有较强的相关性，现有技术提出了基于边缘信息完成红外图像和可见光图像的配准的方法，这些配准方法规避了灰度
、
梯度等信息不匹配的问题，一定程度上提高了异谱图像的配准精度，但是，在实际应用中，边缘轮廓特征信息的数据结构构建复杂，匹配过程耗时较长，配准速度较慢
。

技术实现思路

[0005]针对现有技术的缺陷和改进需求，本专利技术提供了一种基于边缘提取的异谱图像配准方法，其目的在于，在保证配准精度的同时兼具良好的配准速度
。
[0006]为实现上述目的，按照本专利技术的一个方面，提供了一种基于边缘提取的异谱图像配准方法，包括如下步骤：
[0007](S1)
对待配准的两幅源图像分别进行边缘提取，得到两幅边缘图像，将其中一幅作为参考图像，另一幅作为待配准图像；两幅源图像中，一幅为红外图像，另一幅为可见光图像；
[0008](S2)
将参考图像划分为多个互不重叠的子图像块，在各子图像块内，从大小为的所有区域中选取包含边缘点数量最多的区域作为对应子图像块内的子边缘模板，将各子边缘模板按位置组合得到匹配边缘模板；和分别表示区域的宽和高，不超过对应子图像块的宽，且不超过对应子
图像块的高；
[0009](S3)
利用匹配边缘模板对待配准图像进行匹配，根据匹配结果计算待配准图像到参考图像的变换矩阵；
[0010](S4)
根据变换矩阵，对待配准图像对应的源图像中的各像素进行位置变换，完成图像配准
。
[0011]在一些可选的实施方式中，步骤
(S3)
中，利用匹配边缘模板对待配准图像进行匹配，包括：
[0012]以待配准图像作为配准对象，以匹配边缘模板作为模板图像，对配准对象和模板图像进行快速边缘配准，得到待配准图像和匹配边缘模板间的最佳配准位置；
[0013]快速边缘配准包括：
[0014](S31)
设置与模板图像大小相等的滑动框，并使滑动框对齐配准图像的左上位置，将滑动框内包含的边缘点与模板图像中的边缘点进行匹配，将配准的边缘点的数量记录为最佳配准点数量
NUM
，并记录滑动框的当前位置作为最佳边缘配准位置
(x,y)
NUM
；
[0015](S32)
若完成所有位置的滑动，则转入步骤
(S35)
；否则，使滑动框按照预设的步距滑动至下一个位置后，转入步骤
(S33)
；
[0016](S33)
记录当前滑动框内包含的边缘点数量
num
k
，若
num
k
＞
NUM
，则转入步骤
(S34)
；否则，转入步骤
(S32)
；
[0017](S34)
将滑动框内包含的边缘点与模板图像中的边缘点进行匹配，得到配准的边缘点数量
NUM
c
，若
NUM
c
＞
NUM
，则按照
NUM
＝
NUM
c
对最佳配准点数量
NUM
进行更新，并将最佳边缘配准位置
(x,y)
NUM
更新为滑动框的当前位置，之后转入步骤
(S32)
；否则，转入步骤
(S32)
；
[0018](S35)
输出当前的最佳边缘配准位置
(x,y)
NUM
，完成匹配
。
[0019]在一些可选的实施方式中，步骤
(S3)
中，利用匹配边缘模板对待配准图像进行匹配，包括：
[0020]按照相同的下采样率对待配准图像和匹配边缘模板分别进行下采样，得到图像特征和模板特征；
[0021]以图像特征为配准对象，以模板特征为模板图像，对配准对象和模板图像进行快速边缘配准，得到图像特征和模板特征间的第一最佳配准位置；
[0022]找到待配准图像和匹配边缘模板中与第一最佳配准位置相对应的位置，并在待配准图像中划定包含该位置的区域，作为配准对象，在匹配边缘模板中划定包含该位置的区域，作为模板图像，之后执行快速边缘配准，得到待配准图像和匹配边缘模板间的第二最佳配准位置；
[0023]快速边缘配准包括：
[0024](S31)
设置与模板图像大小相等的滑动框，并使滑动框对齐配准图像的左上位置，将滑动框内包含的边缘点与模板图像中的边缘点进行匹配，将配准的边缘点的数量记录为最佳配准点数量
NUM
，并记录滑动框的当前位置作为最佳边缘配准位置
(x,y)
NUM
；
[0025](S32)
若完成所有位置的滑动，则转入步骤
(S35)
；否则，使滑动框按照预设的步距滑动至下一个位置后，转入步骤
(S33)
；
[0026](S33)
记录当前滑动框内包含的边缘点数量
num
k
，若
num
k
＞
NUM
，则转入步骤
(S本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种基于边缘提取的异谱图像配准方法，其特征在于，包括如下步骤：
(S1)
对待配准的两幅源图像分别进行边缘提取，得到两幅边缘图像，将其中一幅作为参考图像，另一幅作为待配准图像；所述两幅源图像中，一幅为红外图像，另一幅为可见光图像；
(S2)
将所述参考图像划分为多个互不重叠的子图像块，在各子图像块内，从大小为的所有区域中选取包含边缘点数量最多的区域作为对应子图像块内的子边缘模板，将各子边缘模板按位置组合得到匹配边缘模板；和分别表示区域的宽和高，不超过对应子图像块的宽，且不超过对应子图像块的高；
(S3)
利用所述匹配边缘模板对所述待配准图像进行匹配，根据匹配结果计算所述待配准图像到所述参考图像的变换矩阵；
(S4)
根据所述变换矩阵，对所述待配准图像对应的源图像中的各像素进行位置变换，完成图像配准
。2.
如权利要求1所述的基于边缘提取的异谱图像配准方法，其特征在于，所述步骤
(S3)
中，利用所述匹配边缘模板对所述待配准图像进行匹配，包括：以所述待配准图像作为配准对象，以所述匹配边缘模板作为模板图像，对所述配准对象和所述模板图像进行快速边缘配准，得到待配准图像和所述匹配边缘模板间的最佳配准位置；所述快速边缘配准包括：
(S31)
设置与所述模板图像大小相等的滑动框，并使所述滑动框对齐所述配准图像的左上位置，将所述滑动框内包含的边缘点与所述模板图像中的边缘点进行匹配，将配准的边缘点的数量记录为最佳配准点数量
NUM
，并记录所述滑动框的当前位置作为最佳边缘配准位置
(x,y)
NUM
；
(S32)
若完成所有位置的滑动，则转入步骤
(S35)
；否则，使所述滑动框按照预设的步距滑动至下一个位置后，转入步骤
(S33)
；
(S33)
记录当前所述滑动框内包含的边缘点数量
num
k
，若
num
k
＞
NUM
，则转入步骤
(S34)
；否则，转入步骤
(S32)
；
(S34)
将所述滑动框内包含的边缘点与所述模板图像中的边缘点进行匹配，得到配准的边缘点数量
NUM
c
，若
NUM
c
＞
NUM
，则按照
NUM
＝
NUM
c
对最佳配准点数量
NUM
进行更新，并将最佳边缘配准位置
(x,y)
NUM
更新为所述滑动框的当前位置，之后转入步骤
(S32)
；否则，转入步骤
(S32)
；
(S35)
输出当前的最佳边缘配准位置
(x,y)
NUM
，完成匹配
。3.
如权利要求1所述的基于边缘提取的异谱图像配准方法，其特征在于，所述步骤
(S3)
中，利用所述匹配边缘模板对所述待配准图像进行匹配，包括：按照相同的下采样率对所述待配准图像和所述匹配边缘模板分别进行下采样，得到图像特征和模板特征；以所述图像特征为配准对象，以所述模板特征为模板图像，对配准对象和模板图像进行快速边缘配准，得到图像特征和模板特征间的第一最佳配准位置；
找到所述待配准图像和所述匹配边缘模板中与所述第一最佳配准位置相对应的位置，并在所述待配准图像中划定包含该位置的区域，作为配准对象，在所述匹配边缘模板中划定包含该位置的区域，作为模板图像，之后执行快速边缘配准，得到所述待配准图像和所述匹配边缘模板间的第二最佳配准位置；所述快速边缘配准包括：
(S31)
设置与所述模板图像大小相等的滑动框，并使所述滑动框对齐所述配准图像的左上位置，将所述滑动框内包含的边缘点与所述模板图像中的边缘点进行匹配，将配准的边缘点的数量记录为最佳配准点数量

【专利技术属性】
技术研发人员：胡静，钟卫卫，吴坤，张怡强，黄成阳，吕思琪，陈逸凡，石梓灿，朱晓晖，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：发明
国别省市：