[发明专利]基于改进的结构相似度的二值化图像配准方法

摘要

本发明是一种基于改进的结构相似度的二值化图像配准方法，首先将参考图像和浮动图像转化为二值图像。经过粗配准后以粗配准参数对浮动图像做几何变换得到新的二值浮动图像，再采用Powell优化算法并以改进的结构相似度作为配准的测度函数进行精配准。最后以精配准所得参数再对新浮动图像进行空间几何变换，然后与二值化参考图像融合显示配准结果。本发明对现有的结构相似度函数定义公式进行了改进，首次将改进后的函数用于二值化图像配准，提供了一个比较通用、鲁棒性的算法，能够达到像素级配准。

主权项

1.一种基于改进的结构相似度的二值化图像配准方法，其特征在于配准步骤如下：步骤1，读入图像，分别作为参考图像和浮动图像；步骤2，图像二值化：利用灰度图像阈值函数确定阈值，然后加以修正，分别将参考图像和浮动图像转化为二值图像；步骤3，采用主轴质心法粗配准：通过图像的一阶矩求得图像质心，再通过二阶中心矩求得主轴与坐标系的夹角，以此得到粗配准的4个参数值，以粗配准参数对二值化浮动图像进行空间几何变换，所得图像作为新的浮动图像；步骤4，采用Powell优化算法精配准：以二值化参考图像和步骤3得到的浮动图像作为待配准两图像，以改进的结构相似度作为配准测度函数，优化起始点为[X平移 Y平移 旋转角R 缩放系数S]=[0 0 0 1]，其中一维优化算法采用布伦特（Brent）方法，4个参数的搜索步长对应为[1 1 1 0.05]，搜索的动态范围len=20，迭代精度；步骤5 以精配准所得4参数对步骤3得到的新浮动图像进行空间几何变换，然后与二值化参考图像融合显示配准结果；其中测度函数如下：式中，，，，其中，X，Y分别代表参考图像块与浮动图像块，，，分别表示X与Y的亮度相关函数、对比度相关函数和结构相关函数，、、用来调整亮度、对比度和结构信息的权重，>0、>0、>0，、、、、分别表示X、Y的局部亮度均值、标准差与协方差；、、，L是像素的动态范围，K₁≤0.000001，K₂≤0.000003。