彈性圖像配準(zhǔn)方法在氣象圖像中的應(yīng)用.pdf

1、圖像配準(zhǔn)是計(jì)算機(jī)視覺和模式識(shí)別領(lǐng)域中的一項(xiàng)重要課題，在遙感探測、醫(yī)學(xué)成像和基于多傳感器融合的目標(biāo)識(shí)別等研究中都有重大的應(yīng)用價(jià)值。氣象圖像配準(zhǔn)是為了實(shí)現(xiàn)一幅圖像與另一幅圖像上對(duì)應(yīng)點(diǎn)、面通過幾何變換達(dá)到空間上的一致，從而將多種模態(tài)的圖像信息融合成一幅新的圖像，消除像差對(duì)多模態(tài)圖像信息融合所產(chǎn)生的影響。 本文針對(duì)氣象衛(wèi)星分時(shí)成像所產(chǎn)生的同時(shí)具有剛性形變和彈性形變的圖像序列，深入系統(tǒng)的研究了圖像剛性配準(zhǔn)和彈性配準(zhǔn)的方法，并根據(jù)氣象云圖的

2、特性和項(xiàng)目的要求對(duì)算法進(jìn)行了一些改進(jìn)。 1．根據(jù)氣象云圖剛性形變和彈性形變同時(shí)存在的特點(diǎn)，采用分級(jí)變換模型進(jìn)行圖像配準(zhǔn)，即圖像整體的旋轉(zhuǎn)和平移等剛性形變用仿射變換模型來表示，而云的局部扭曲等彈性形變用基于B樣條的FFD模型來表示。首先利用基于特征點(diǎn)的剛性配準(zhǔn)算法進(jìn)行圖像整體的配準(zhǔn)，校正圖像的剛性形變，使圖像整體趨于一致；再利用基于B樣條的彈性配準(zhǔn)算法進(jìn)行圖像局部的彈性配準(zhǔn)，校正圖像的彈性形變，使兩幅圖像完全配準(zhǔn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明，采

3、用分級(jí)變換模型不但提高了圖像配準(zhǔn)的精度，還提高了圖像配準(zhǔn)的運(yùn)行速度。 2．改進(jìn)了剛性配準(zhǔn)算法中特征點(diǎn)匹配的距離約束算法，在距離約束算法中添加了自適應(yīng)閾值調(diào)整方法。較之人為確定閾值的算法，改進(jìn)的自適應(yīng)閾值調(diào)整的距離約束算法更具有通用性，可以針對(duì)不同類型的圖像自動(dòng)進(jìn)行閾值調(diào)整，更好的剔除偽匹配點(diǎn)對(duì)。 3．改進(jìn)了彈性配準(zhǔn)算法中的圖像更新策略，利用貪婪算法對(duì)控制點(diǎn)和圖像進(jìn)行局部更新。改進(jìn)的利用貪婪算法的局部更新策略在對(duì)控制點(diǎn)遍歷

4、的同時(shí)便逐步更新控制點(diǎn)的位置信息以及圖像局部的灰度信息，并將更新后的控制點(diǎn)位置信息和圖像灰度信息帶入下一步的計(jì)算，用于其他控制點(diǎn)網(wǎng)格子塊的更新。對(duì)于一般的實(shí)驗(yàn)圖像，利用貪婪算法的局部更新策略只需從圖像四個(gè)角對(duì)控制點(diǎn)分別遍歷一次，便可較好的實(shí)現(xiàn)整幅圖像的彈性配準(zhǔn)。較之原先的圖像整體更新策略，改進(jìn)后算法的執(zhí)行速度顯著的提高。 利用本文的算法，對(duì)同時(shí)存在整體的剛性形變和局部的彈性形變的圖像進(jìn)行了一系列的圖像配準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明本文算