CN101706961A - 一种图像的配准方法及装置 - Google Patents
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Abstract
一种图像的配准方法及装置，属于图像配准技术领域，以解决在现有的图像配准方法中，存在占用存储空间较大，无法实时对图像进行配准的问题。本发明包括实时获取待处理图像中若干帧的序列图像，并在所述序列图像中生成子图像；对所述子图像进行配准获得亚像素偏移量，并根据所述亚像素偏移量对待处理图像进行平移；对平移后的图像进行插值处理，获得插值图像，并将所述插值图像下传。本发明通过实时对待处理图像中的若干帧序列图像进行配准，以及将配准后的图像进行平移并插值，在完成对若干帧序列图像的配准后再重复上述步骤至所有的真序列图像，既可以节省存储空间，也可以实现对图像实时进行配准。
Description
技术领域
本发明涉及一种图像的配准方法及装置，属于图像配准技术领域。
背景技术
成像光谱技术作为一种新的遥感技术，由于其卓越的信息获取能力，在航天航空遥感、工业、农业、生物医药、物质分析与分类、宇宙与天文探测、环境与灾害监测、大气探测以及军事应用等领域得到了十分广泛的应用。成像光谱技术是一类新型的多维信息获取技术，与其它遥感技术相比较具有鲜明的特点，它能同时获得高空间分辨率和高光谱分辨率的遥感数据，并且具有同时获得多个谱段信息的能力。
图像配准是成像光谱技术中的一个重要过程，主要原理是寻求两幅图像间一对一的映射的过程，即将两幅图像中对应于空间同一位置的点联系起来。针对普通的遥感图像，目前已经有一些比较常用的图像配准方法，主要有基于特征的图像配准、基于互信息的图像配准和基于灰度的图像配准等。随着成像光谱技术的发展，将会产生大量的干涉光谱图像，而传统的遥感图像的图像配准方法，已经无法满足时空联合调制光谱图像配准的要求。
现有技术中采用的干涉图配准方法的主要过程是：首先把序列图像全部下传，再把整个序列图作为理想的相邻帧图像之间的偏差只有一个像元的图像，从该图像序列中提取出点干涉图，此时由于图像间存在的偏移量，获取的干涉信息数据是非等间隔的，若选取一定区域的帧图像进行配准则不能表示整个图像，所以需要选取全部图像。因此，该配准方法要求一次对所有帧图像进行配准，故占用了较大的存储空间。为了提供较大的存储空间，必需在配准前进行图像下传，无法做到实时图像配准。
因此，在现有的图像配准方法中，存在占用存储空间较大，无法实时对图像进行配准的问题。
发明内容
本发明提供了一种图像的配准方法及装置，以解决在现有的图像配准方法中，存在占用存储空间较大，无法实时对图像进行配准的问题。
一种图像的配准方法，包括：
实时获取待处理图像中若干帧的序列图像，并在所述序列图像中生成子图像；
对所述子图像进行配准获得亚像素偏移量，并根据所述亚像素偏移量对所述待处理图像进行平移；
对平移后的图像进行插值处理，获得插值图像，并将所述插值图像下传。
一种图像的配准装置，包括：
子图像生成单元，用于实时获取待处理图像中若干帧的序列图像，并在所述序列图像中生成子图像；
配准平移单元，用于对所述子图像进行配准获得亚像素偏移量，并根据所述亚像素偏移量对所述待处理图像进行平移；
插值下传单元，用于对平移后的子图像进行插值处理，获得插值图像，并将所述插值图像下传。
本发明通过实时对待处理图像中的若干帧序列图像进行配准，以及将配准后的图像进行平移并插值，在完成对若干帧序列图像的配准后再重复上述步骤至所有的帧序列图像，既可以节省存储空间，也可以实现对图像实时进行配准。
附图说明
图1是本发明的具体实施方式提供的一种图像的配准方法的流程示意图；
图2是本发明的具体实施方式提供的一种图像的配准装置的结构示意图。
具体实施方式
本发明的具体实施方式提供了一种图像的配准方法，首先实时获取待处理图像中若干帧的序列图像，并在序列图像中生成子图像；然后对子图像进行配准获得亚像素偏移量，并根据亚像素偏移量对待处理图像进行平移；再对平移后的图像进行插值处理，获得插值图像，并将插值图像下传。
进一步地，相应的实时获取待处理图像中若干帧数的序列图像可以包括获取相邻若干帧数的序列图像；相应的在序列图像中生成子图像可以包括在序列图像中选取与干涉条纹的距离大于预定值的区域生成子图像，或在序列图像中选取使生成的子图像之间的重叠度大于预定值的区域生成子图像。以及，在序列图像中生成子图像可以包括所有的子图像都在相同的两个条纹之间的区域生成。另外，将插值图像下传可以包括将插值图像中距离干涉条纹最远的一帧插值图像删除后将剩余插值图像下传。
为了更清楚的说明本具体实施方式提供的一种图像的配准方法，现以一种时空联合调制干涉图像的配准方法为例，并结合说明书附图对该方法进行详细说明，如图1所示，该方法具体可以包括：
步骤11，实时获取待处理图像中若干帧的序列图像，并在序列图像中生成子图像。
在本具体实施方式中，一组时空联合调制序列图像总共可以为512帧，每帧图像大小可以为512像元*512像元，在一个配准过程中涉及的数据共有60帧，每帧图像大小为1024像元*288像元。
在实时获取若干帧(在本实施方式中可以获取待处理图像的前8帧序列图像，相邻的帧序列图像能够保证干涉信息数据是等间隔的，具有较高的精度)时空联合调制序列图像后，可以选择合适的窗口生成子图像，通过窗口生成子图像可以提高配准的精度，并自动完成图像的配准，能够节省配准的时间。
窗口生成原则可以为：尽量选择远离干涉条纹明显的区域生成子图像，而且尽量使得各子图像之间具有足够大的重叠度，以降低干涉条纹对图像配准的影响；由于同一组时空联合调制干涉图像序列具有相同的干涉条纹分布规律，使得自动选择合适的窗口成为可能.例如，若待处理图像中干涉条纹明显的区域在第10行与第40行之间，则在远离干涉条纹明显的区域选择窗口.在第1帧图像上选取第89行与288行之间的区域作为子图像；第2帧图像上选取第88行与287行之间的区域作为子图像；依次类推，第8帧图像选取第82行与281行之间的区域.这样就可以使得选取后的8帧子图像数据近似为同一区域的图像，即8帧图像可以看成都取自第89行与第228行之间的区域，具有理论上最大的重叠度.但实际操作上，为了简化过程，可以均选取第89行与第288行之间的区域生成子图像，也能够得到近似的最大重叠度.
步骤12，对子图像进行配准获得亚像素偏移量，并根据亚像素偏移量对待处理图像进行平移。
在本具体实施方式中，可以通过傅立叶变换的方法(或者其它已有的图像配准方法)对子图像配准求出亚像素偏移量，并在待处理图像上进行平移操作。
在步骤12中，可以均以第1帧子图像为基准图像，使另外7帧子图像与之配准，分别求出第i帧子图像相对于第1帧的偏移量，i表示自然数；然后根据偏移量(Δxi，Δyi)对原图像进行亚像素平移操作获得配准后的8帧图像，其中x为平台前进方向上图像像素坐标，y为垂直平台前进方向上图像像素坐标。
其中，亚像素平移操作依据的是傅里叶变换的相移定理：设f(x，y)为在R2上绝对可积的函数，其傅里叶变换为F(u，v)，函数g(x，y)相对函数f(x，y)发生(x0，y0)的位移：
g(x，y)＝f(x-x0，y-y0) (1)
则g(x，y)的傅里叶变换为：
G(u，v)＝exp(-i2π(ux0+vy0))F(u，v) (2)
通过上式可以看出，在傅立叶域进行相移操作就能实现在空间域的位移操作。
步骤13，对平移后的图像进行插值处理，获得插值图像，并将插值图像下传。
从步骤12中获得的8帧序列图像中选取同一个点采用三次b样条插值，获得相邻帧图像间偏移量为1个像元的8帧序列图像。
具体插值方法是：取出这8帧图像的同一个像素点，每一个像素点即对应8个灰度值I(x+Δxi，y)，使用这8个数值进行三次b样条插值求得I(x+i，y)(i＝1，2，，…，7)，I(x+i，y)就作为相对于第1帧图像前进方向偏移为整数值i的图像的该点灰度值。同理，遍历取出全图的所有像素点进行上述操作，即可得到相邻帧图像间偏移量为1个像元的7帧图像(第8幅图像处于插值曲线的边缘，误差有可能较大，可以舍去)的所有像素的灰度值，并将得到的7副图像的下传。
在完成步骤13的同时，读入另外8帧图像(可以是第8-15帧序列图像)，并重复步骤11至步骤13的操作，获得下一组数据，当完成对所有帧序列图像的配准以后，即完成了一幅完整的干涉图像的配准下传。本具体实施方式首先对待处理图像中相邻数帧序列图像而不是整个序列图像进行配准，然后插值求出相邻帧仅差一个像元的序列图像，最后将配准后的序列图像进行下传，不但能够节省存储空间，而且还可以实现对待处理图像的实时配准。
本发明的具体实施方式还提供了一种图像的配准装置，如图2所示，具体可以包括子图像生成单元21、配准平移单元22和插值下传单元23，子图像生成单元21用于实时获取待处理图像中若干帧的序列图像，并在序列图像中生成子图像；配准平移单元22用于对子图像进行配准获得亚像素偏移量，并根据亚像素偏移量对待处理图像进行平移；插值下传单元23用于对平移后的子图像进行插值处理，获得插值图像，并将插值图像下传。
进一步地，在子图像生成单元中，实时获取待处理图像中若干帧数的序列图像可以包括获取相邻若干帧数的序列图像.以及，在子图像生成单元中，在序列图像中生成子图像可以包括与干涉条纹的距离大于预定值且使生成的子图像之间的重叠度大于预定值的区域.另外，在插值下传单元中，将插值图像下传可以包括将插值图像中距离干涉条纹最远的一帧插值图像删除后将剩余插值图像下传.
本具体实施方式首先通过子图像生成单元21实时获取待处理图像中若干帧的序列图像，并在序列图像中生成子图像，然后通过配准平移单元22对子图像进行配准获得亚像素偏移量，并根据亚像素偏移量对待处理图像进行平移；最后通过插值下传单元23对平移后的图像进行插值处理，获得插值图像，并将插值图像下传。
上述装置中包含的各单元的处理功能的具体实施方式在之前的方法实施方式中已经描述，在此不再重复描述。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。
Claims (10)
1.一种图像的配准方法，其特征在于，包括：
实时获取待处理图像中若干帧的序列图像，并在所述序列图像中生成子图像；
对所述子图像进行配准获得亚像素偏移量，并根据所述亚像素偏移量对所述待处理图像进行平移；
对平移后的图像进行插值处理，获得插值图像，并将所述插值图像下传。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，实时获取待处理图像中若干帧数的序列图像包括获取相邻若干帧数的序列图像。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述序列图像中生成子图像包括在所述序列图像中选取与干涉条纹的距离大于预定值的区域生成子图像。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，在所述序列图像中生成子图像包括在所述序列图像中选取使生成的子图像之间的重叠度大于预定值的区域生成子图像。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述序列图像中生成子图像包括所有的子图像都在相同的两个条纹之间的区域生成。
6.根据权利要求1至5任意一项所述的方法，其特征在于，将所述插值图像下传包括将插值图像中距离干涉条纹最远的一帧插值图像删除后将剩余插值图像下传。
7.一种图像的配准装置，其特征在于，包括：
子图像生成单元，用于实时获取待处理图像中若干帧的序列图像，并在所述序列图像中生成子图像；
配准平移单元，用于对所述子图像进行配准获得亚像素偏移量，并根据所述亚像素偏移量对所述待处理图像进行平移；
插值下传单元，用于对平移后的图像进行插值处理，获得插值图像，并将所述插值图像下传。
8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，在子图像生成单元中，实时获取待处理图像中若干帧数的序列图像包括获取相邻若干帧数的序列图像。
9.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，在子图像生成单元中，在所述序列图像中生成子图像包括与干涉条纹的距离大于预定值且使生成的子图像之间的重叠度大于预定值的区域。
10.根据权利要求7至9任意一项所述的装置，其特征在于，在插值下传单元中，将所述插值图像下传包括将插值图像中距离干涉条纹最远的一帧插值图像删除后将剩余插值图像下传。
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