[发明专利]一种偏振图像配准方法

说明书

本发明涉及一种偏振图像配准方法，与现有技术相比解决了尚无针对于偏振图像进行配准方法的缺陷。本发明包括以下步骤：偏振图像的获取；偏振图像的特征提取；初选特征匹配；变换参数模型的获得；调整变换模型的平移参数；配准结果的获得。本发明充分考虑了偏振图像的图像特点，实现了偏振图像之间的配准，对各种环境下的偏振图像的配准精度均能达到亚像素要求。

技术领域

本发明涉及图像配准技术领域，具体来说是一种偏振图像配准方法。

背景技术

红外偏振成像技术利用人造目标和自然目标、真实目标与伪装目标的红外辐射偏振特征差异来提高目标识别效果，可以提高关于地物的纹理、材料、表面粗糙度等信息，从而使目标识别从表面结构上升到空间结构，为红外场景下目标的描述提供了多种选择，更有利于检测目标细节特征。红外偏振成像主要由多相机或单相机两种成像系统实现。相机偏振成像系统在相同场景下拍摄的偏振图像由于受到多个镜头之间的距离和主光轴夹角的影响，造成图像之间存在一定的平移和旋转。单相机采集时，由于偏振片的转动，平台稳定性等的影响，也会造成图像之间的平移旋转。在获取偏振信息时，通常检测的就是辐射测量较小的差别，它对图像之间像素的配准有较大的敏感性。因此，红外偏振解析处理的前提是红外偏振图像配准技术，根据红外偏振信息解析处理的特点，得出红外偏振图像配准的要求：一是精度要求高，误差在0.1像素以内；二是适用性好，要求配准方法对于各种场景图像均能很好的配准。

图像亚素级配准的方法很多，大致可分为基于区域和特征的，目前基于区域的图像亚像素配准方法有插值法、扩展相位相关方法和最优化方法。其中，插值法采用插值技术对图像和模板进行插值重采样，在采样后的图像上进行像素级的配准来获得亚像素级精度，配准精度的性能受内插方法的影响；最优化方法求解精度虽高，但在实际应用中计算量非常大，计算速度慢，收敛概率和寻找最优解的概率需要提高。而相位相关法能将两者的性能相互综合，其范围包括了空域的相位相关和频率域的相位相关。频率域相位相关方法最早由文献(KUGLIN C D.The phase correlation image alignment method[C].Proc.Int.Conf.On Cybernrtics and Society,1975:163-165)提出。文献(CHEN Q，DEFRISE M.DECONINCK F.Symmetric phase-only matched filtering of Fourier-Mellin transform.For image registration and recognition[J].IEEE Transactionson Pattern Analysis and Machine Intelligence,1994,16(12):1156-1168.)将图像配准扩展到了具有旋转、平移、缩放等不同情况，但涉及到的大都只是像素级配准，后来文献(SOUMMER R，PUEYO L，SIVARAMAKRISHNANA,et al.Fast computation of Lyot-stylecoronagraph propagation[J].Optics Express,2007,15(24)；15935-15951)和(GUIZAR-SICAIROS M,THURMAN ST,FIENUP JR.Efficient subpixel image registrationalgorithms[J].Optics letters,2008,33(2):156-158)提出了矩阵乘法傅里叶变换用于图像的亚像素配准，该方法是以相位相关像素级配准为基础，在求得整数位移的一定邻域范围内进行上采样离散傅里叶变换，求得亚像素偏移量。文献(刘卫光,崔江涛,周利华.插值和相位相关的图像亚像素配准方法[J].计算机辅助设计与图形学学报,2005,17(6):1273-1277)通过结合线性插值和扩展相位相关方法实现了亚像素配准，配准精度仍然由扩展相位相关决定，受噪声影响较大。基于区域的配准方法较适合于细节较少、纹理不丰富的图像，适用范围较窄而且计算量较大。基于特征的图像配准方法具有良好的鲁棒性，配准精度也可达到亚像素级，较适合于图像结构信息丰富、目标易于区分和检测的情况。基于特征的图像配准方法主要是先将基准图像和待配准图像的相同特征点提取出来，然后利用匹配形成相应的变换关系，最后通过变换关系得到配准后的图像。