刚体变换下基于轮廓的多源图像配准方法

摘要

本发明涉及一种刚体变换下基于轮廓的多源图像配准方法，对输入多源图像分别进行噪声滤波预处理后进行边缘检测，将各自检测后的边缘进行链接，得到闭合的或开的轮廓，对于闭合轮廓应用矩不变量进行匹配，对于开轮廓应用链码表示的方法进行匹配，然后通过将开轮廓对中的开轮廓的两个端点用直线段连接，将开轮廓对转化为闭合轮廓对，最后求取所有闭合轮廓对中闭合轮廓的质心和最小转动惯量轴，并据此得到两幅待配准图像之间的旋转量和平移量，实现配准。本发明避免了现有配准方法中由于采用闭合轮廓的质心或者开轮廓的角点作为控制点带来的配准误差，可应用于遥感、安全监测、机载多源图像融合、图像跟踪等民用或军用领域。

主权项

1、一种刚体变换下基于轮廓的多源图像配准方法，其特征在于包括如下具体步骤：1)图像预处理及轮廓提取：采用中值滤波法对输入的多源图像分别进行除噪预处理后进行轮廓提取，轮廓提取包括边缘检测和边缘链接，首先采用Canny算子对预处理后的输入图像进行边缘检测，然后根据边缘像素的空间位置关系将相邻的边缘像素连接起来组成区域的轮廓，包括闭合轮廓和开轮廓，并只保留图像中长度大于某一阈值的轮廓；2)轮廓匹配：从提取后的两幅图像轮廓之间找出形状相同的具有一一对应关系的匹配轮廓对，对于闭合轮廓应用归一化的矩不变量进行匹配，若两闭合轮廓归一化的矩不变量间的距离小于某一阈值即将此两闭合轮廓标记为一匹配的闭合轮廓对，对于开轮廓应用轮廓链码表示的方法进行匹配；3)剔除误匹配的轮廓对：定义闭合轮廓对的距离为闭合轮廓对中两闭合轮廓质心间的距离，定义开轮廓对的距离为开轮廓对上所有对应点间的距离的平均，求取所有闭合轮廓对的距离总和以及所有开轮廓对的距离总和，两者相加，并除以轮廓对个数，得到轮廓对平均距离，如果某轮廓对的距离与轮廓对平均距离之差的绝对值超过某一个阈值，即将该轮廓对认为是误匹配的轮廓对，并将其剔除；4)将匹配的开轮廓对转化为闭合的轮廓对：将开轮廓对中的轮廓的两个端点用直线段连接从而形成封闭的轮廓；5)求取所有闭合轮廓对中闭合轮廓的质心和最小转动惯量轴的方向角；6)根据求取的所有闭合轮廓对中闭合轮廓的质心和最小转动惯量轴之间的关系求取配准参数：设两幅待配准图像中第一幅图像为参考图像，配准过程中只对第二幅图像进行坐标变化，首先将两幅图像中的匹配的闭合轮廓对最小转动惯量轴的夹角按大小顺序排列，去除几个最小的和几个最大的，求取所有剩余闭合轮廓对最小转动惯量轴的夹角的平均值，该平均值即为两幅待配准图像之间的旋转量，然后根据此旋转量对第二幅图像进行旋转，求取旋转后闭合轮廓对的质心坐标差并按大小排序，去除几个最小的和最大的，求取所有剩余坐标差的平均值，该平均值即为两幅待配准图像之间的平移量，配准参数即为所求旋转量和平移量，根据配准参数对待配准图像中的第二幅图像进行坐标变换，完成图像配准。