[发明专利]红外图像配准实现方法及其装置

权利要求书

1.一种红外图像配准实现装置，其特征在于：包括数据传输模块、相位相关位移计算模块、重叠区域计算模块、Harris角点检测模块和匹配模块；其中，数据传输模块与相位相关位移计算模块连接，数据传输模块和相位相关位移计算模块都与重叠区域计算模块连接，重叠区域计算模块与Harris角点检测模块连接，重叠区域计算模块和Harris角点检测模块都与匹配模块连接，匹配模块与数据传输模块连接。

2.一种红外图像配准实现方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤一：数据传输模块将红外视频图像采集并接收；

步骤二：将接收到的图像数据以两帧为一个处理包作为相位相关位移计算模块的输入，通过相位相关位移计算模块求得两帧图像之间的位移量；

步骤三：将位移量作为重叠区域计算模块的输入，通过重叠区域计算，找到在该位移量下两帧图像的重叠区域；

步骤四：通过Harris角点检测模块对两帧图像的重叠区域进行Harris角点检测，找到重叠区域中的角点；

步骤五：将重叠区域中的角点信息作为匹配模块的输入，完成两帧图像的匹配；

步骤六：图像匹配之后，通过数据传输模块将匹配好的图像发送出来。

3.根据权利要求2所述的一种红外图像配准实现方法，其特征在于：所述的步骤一的具体实现步骤如下：红外数字视频图像按帧传输到FPGA处理板上，用两个存储器进行乒乓存储，当前帧存入第一存储器中的同时，第二存储器中的数据被后端读取；下一帧存入第二存储器中的同时，第一存储器中的数据被后端读取，将当前帧作为参考图像，下一帧作为待配准图像。

4.根据权利要求2所述的一种红外图像配准实现方法，其特征在于：所述的步骤二的具体实现步骤如下：从数据传输模块中的第一存储器和第二存储器中按照像素时钟读取两帧图像分别进行二维FFT变换，将两帧图像的二维FFT变换结果分别存入第三存储器和第四存储器；读取第三存储器和第四存储器中两帧图像的二维FFT变换结果，计算两帧图像的互功率谱，将互功率谱的运算结果用两个存储器来保存，其中一个存储器保存它的实部，另一个存储器保存它的虚部；读取这两个存储器的数据，对互功率谱进行二维IFFT逆变换运算，将结果 存入第五存储器，对第五存储器中的数据按顺序依次搜索，并比较，找到极大值，该极大值所在的像素点的位置即为所需要的位移量。

5.根据权利要求2所述的一种红外图像配准实现方法，其特征在于：所述的步骤三的具体实现步骤如下：根据相位相关位移计算模块中得到的位移量，以及第一存储器，第二存储器中图像的初始值，从而计算出两帧图像的重叠区域，得到两者的粗匹配结果，将第一存储器中图像的重叠区域存入第六存储器作为新的参考图像，将第二存储器中图像的重叠区域存入第七存储器作为新的待配准图像。

6.根据权利要求2所述的一种红外图像配准实现方法，其特征在于：所述的步骤四的具体实现步骤如下：读取第六存储器和第七存储器中新的两帧图像数据，分别求取两帧图像的水平方向和竖直方向的方向导数，将第六存储器中图像的水平方向导数I_1x存入第八存储器，竖直方向导数I_1y存入第九存储器，将第七存储器中图像的水平方向导数I_2x存入第十存储器，竖直方向导数I_2y存入第十一存储器；读取第八存储器、第九存储器、第十存储器、第十一存储器中方向导数矩阵，分别通过点乘运算计算出I_1x²， I_1y²，I_1xI_1y, I_2x²， I_2y²，I_2xI_2y这六个矩阵，并将这六个矩阵分别作高斯卷积，将得到的结果再根据角点响应函数的计算方法计算出两帧新图像的角点。

7.根据权利要求2所述的一种红外图像配准实现方法，其特征在于：所述的步骤五具体实现步骤如下：根据重叠区域计算模块计算出来的两帧原始图像之间的重叠区域，作为新的匹配对象，按照Harris角点检测模块得到的角点，以第六存储器中的图像为参考图像，那么以第六存储器中图像的角点为参考角点，以第七存储器中的图像为待配准图像，那么以第七存储器中图像的角点为待配准角点；以第六存储器中图像的每个角点为中心分别提取一个相关窗，在第七存储器中按角点顺序搜索，进行角点匹配，若待配准角点所在的窗口内数据相同，那么将待配准角点窗口所在行的数据也依次拼接到第六存储器中，进而完成图像匹配。