[发明专利]图像配准方法和图像拼接方法及装置

说明书

本发明的实施例提供了图像配准方法和装置、以及图像拼接方法和设备。该图像配准方法包括：计算参考图像与浮动图像的相关系数图像；计算所述相关系数图像的梯度图像；根据所述梯度图像中的梯度取得极值的像素确定所述相关系数图像中的相关系数取得极值的像素；以及根据所述相关系数取得极值的像素，配准所述参考图像和所述浮动图像。上述图像配准方法和装置普适性高，计算量小，能够保证了操作实时性，并且配准结果更准确。图像拼接方法和设备基于图像配准方法实现，由此也提高了速度和准确性。

技术领域

本发明涉及图像处理领域，更具体地涉及一种图像配准方法和装置，以及图像拼接方法和设备。

背景技术

在图像处理领域的很多应用场景中，需要进行图像的配准和拼接操作。通过配准操作，可以获得浮动图像(或称移动图像、当前图像)相对于参考图像(上一个图像)在横坐标和纵坐标两个方向上的位移。而拼接操作根据配准操作所获得的配准结果，将浮动图像和参考图像拼接为一个图像。

例如，在显微镜扫描应用领域，由于视野限制，需要将在探头移动时连续采集的多个图像进行配准和拼接。整个操作过程要求迅速且准确，可以采用刚体配准，即只需要求解刚体坐标变换的平移分量。

传统的刚体配准方法，通过迭代方式来优化某种表示参考图像与浮动图像之间的差异的代价函数，以得到平移向量。由于迭代过程需要大量的计算，不适合实时应用。

为了避免迭代计算，从而快速得到平移向量，人们研发了称为相关系数峰值法(相关系数法)的配准方法。在任一平移向量作用下的浮动图像与参考图像之间会存在一个相关系数。当浮动图像与参考图像良好对齐时，该相关系数最大。搜索到所有可能的平移向量所对应的相关系数中的最大值，也就相应地确定了可用来配准浮动图像的合适位移。但是由于这种方法仅适用利用相位恢复法所重建的图像。而在很多应用场景中，例如视野拼接应用中，浮动图像一定会出现与参考图像不同的新内容。这会给上述相关系数法带来极大的误差。尤其当拍摄图像的显微镜的探头移动速度较快时，浮动图像与参考图像中所呈现的内容差距较大，相关系数法会获得与真实位移完全不同的错误配准结果。

发明内容

考虑到上述问题而提出了本发明。本发明提供了一种图像配准方法和装置、以及图像拼接方法和设备。

根据本发明一个方面，提供了一种图像配准方法，包括：

计算参考图像与浮动图像的相关系数图像；

计算所述相关系数图像的梯度图像；

根据所述梯度图像中的梯度取得极值的像素确定所述相关系数图像中的相关系数取得极值的像素；以及

根据所述相关系数取得极值的像素，配准所述参考图像和所述浮动图像。

示例性的，所述根据所述梯度图像中的梯度取得极值的像素确定所述相关系数图像中的相关系数取得极值的像素包括：

搜索所述梯度图像中的梯度取得最大值的像素，以作为所述梯度取得极值的像素；

根据所述梯度取得极值的像素所在的位置确定所述相关系数图像中的对应像素；以及

根据所述相关系数图像中的对应像素查找所述相关系数取得极值的像素。

示例性的，所述根据所述相关系数图像中的对应像素查找所述相关系数取得极值的像素包括：

确定所述相关系数图像中的对应像素的邻居像素为搜索点；以及

遍历所述搜索点的邻居像素，如果所述邻居像素均小于所述搜索点，将所述搜索点作为所述相关系数取得极值的像素；否则，将最大的邻居像素作为新的搜索点，以重新查找。

示例性的，所述根据所述梯度图像中的梯度取得极值的像素确定所述相关系数图像中的相关系数取得极值的像素包括：