基于小波变换和混合遗传算法的医学图像配准

为了解决灰度图像配准中由于目标函数容易陷入局部极值而造成的误匹配问题,使参数随图像的NMI计算和多分辨率级数进行自适应调整,采用基于小波变换多分辨率策略,形成多尺度匹配模型,并将粒子群算法(PSO)作为添加算子,提出了以图像归一化互信息(NMI)作为相似性测度的混合遗传算法,对CT与MRI图像进行了配准。实验结果表明,该方法能够解决遗传算法早熟收敛问题,有效地克服信息函数的局部极值,实现图像的自动配准,具有匹配精确、鲁棒性好及效率高等优点。     

基于混合Powell法的太赫兹/可见光双波段图像配准

提出一种改进Powell法结合遗传算法的混合算法,配准人体安检仪的太赫兹与可见光双波段图像。针对被动式太赫兹图像特征点难以提取的问题,以互信息为相似性测度,通过遗传算法寻优获取7个仿射变换参数的近似解并将其设置为改进Powell算法的初始点,然后利用改进Powell法的局部搜索能力,得到7个变换参数的精确解。利用单一遗传算法、单一Powell算法和本文混合算法分别对两组太赫兹和可见光图像进行配准。以均方根误差为评价标准对配准结果进行评价。实验结果证明,相比于单一遗传算法和Powell算法,该方法达到了更高的配准精度。能进一步用于太赫兹与可见光双波段图像融合,以提高对衣物内藏匿物品的识别精度,增强太赫兹人体安检仪的实用性。     

基于尺度不变特征变换和区域互信息优化的多源遥感图像配准

为了进一步提高遥感图像配准精度, 提出了尺度不变特征变换(SIFT)结合区域互信息优化的遥感图像配准方法. 首先利用混沌序列的随机性和遍历性, 提出一种混沌量子粒子群优化(CQPSO)算法, 在量子粒子群优化(QPSO)算法迭代陷入早熟收敛时, 采用一种新的机理引入混沌序列, 进化粒子克服早熟. 图像配准算法分为预配准和精配准两个过程. 基于SIFT算法提取特征点, 经匹配和有效地外点排除完成预配准, 然后对匹配特征点坐标进行亚像素级微调, 通过最小二乘法求得一系列匹配参数构造初始粒子群, 最后利用混沌量子粒子群优化区域互信息完成精配准, 得到最优匹配参数. 用一些标准测试函数对所提出的CQPSO和QPSO及粒子群优化(PSO)算法进行了实验比较, 另外, 对SIFT, SIFT结合PSO算法优化区域互信息, SIFT结合QPSO算法优化区域互信息和SIFT结合CQPSO算法优化区域互信息(SRC)等四种算法进行了不同分辨率遥感图像配准实验比较和不同时相遥感图像配准实验比较, 实验结果验证了所提出的CQPSO算法的优越性和SRC配准方法的有效性.     

扫频光学相干层析视网膜图像配准去噪算法

多帧叠加平均处理是去除扫频光学相干层析系统散斑噪声、获得较为清晰结构信息的有效方法,但眼睛的震颤、漂移、微眼跳等生理特性和系统光路特性会使图像之间存在错位,导致叠加效果不佳、结构稳定性差,为此本文提出一种基于灰度分布信息和目标几何信息相结合的配准算法。该方法根据图像平均灰度分布提取包含目标信息的感兴趣区域,通过相位相关算法和基于分段拟合的灰度投影算法的双重作用校正图像的平移变换;通过拟合视网膜上边界作为特征点迭代确定最佳旋转参数,并再次重新估计平移参数,实现图像的刚性配准;最后通过轴向扫描一对一映射法以能量函数为约束条件实现图像的非刚性配准。对活体兔眼进行实验,结果表明,本文算法配准后的叠加图像边界清晰,结构信息增强,信噪比和对比度平均有效提高一倍多。本算法适用于强噪声视网膜B-Scans图像的配准,能满足多种类型OCT系统的叠加成像需要,具有较高的鲁棒性和图像配准精度。     

一种结合梯度方向互信息和多分辨混合优化的多模图像配准方法

针对基于传统互信息图像配准容易产生局部极大值,同时结合梯度信息的互信息改进方法不能很好地应用于梯度幅值差异较大的多模图像配准,提出了一种新的结合梯度方向的互信息测度函数.在参量优化过程中,将具有全局优化的遗传算法和Powell局部优化算法动态结合,前者的配准结果为后者的算法优化提供有效的初始点以抑制局部极值,同时借鉴小波变换中多分辨率的思想,在低分辨率图像中粗略配准后,上升到高分辨率图像上进一步细化配准结果,增加算法鲁棒性并减少优化时间.多幅红外与可见光图像配准实验结果证明,提出的算法具有配准精度高和鲁棒性强等特点.     

基于AM测度及混合优化算法的图像配准方法

介绍了一种基于边缘特征的图像配准方法。首先利用Canny算子提取图像的边缘;然后以AM测度作为配准准则,在优化AM峰值和配准参数的时候,先用遗传算法将配准参数收敛到最优值附近,再使用Powell法进行局部搜索;最后对待配准图像进行刚体变换及双线性插值,从而实现图像配准。实验结果表明,此优化方法不仅提高了计算速度,而且提高了配准精度,配准结果达到了亚像素级水平。     

一种改进的遗传算法与最大互信息图像配准方法

针对最大互信息图像配准的不足,将遗传算法和最大互信息相结合提出了一种改进的PV插值方法,用二阶B样条函数取代传统PV插值法的核函数,将某点对联合直方图的影响从4个邻域点扩展到9个。在优化互信息函数的时候采用了改进的遗传算法,自适应的调整进化过程中的交叉概率和变异概率,并采用精英选择策略有效保留适应度高的个体。实验结果表明,改进方法配准的最大互信息值为1.1005,高于改进前的标准方法,改进方法的配准后拼接的图像不存在重影,而且重叠部分的图像细节比改进前的标准方法清晰。改进的PV插值方法有效抑制了函数曲线中的局部极值现象,配准结果具有很高的精确性。此外,用实数进行编码提高了配准速度。     

基于最优Atlas多模态图像的非刚性配准分割算法

提出了一种基于最优Atlas图像搜索和局部加权B样条变换的全自动非刚性分层配准分割感兴趣区域(ROI)方法。实验结果表明,所提算法配准的ROI准确度达到95.6%,归一化互信息值为1.8432,均方根误差为1.12%,相关系数提高了18.33%。相比其他配准方法,所提方案的配准精度及准确度明显提升,对临床辅助诊断有重要意义。     

基于CSIFT的彩色图像配准技术研究

图像配准在计算机视觉、遥感、医学诊断与治疗、环境监测等领域有广泛的研究应用.目前,多数算法是将彩色图像转化为灰度图后再配准,色彩信息的丢失可能会引起误配准.为此,提出一种基于CSIFT(Colored scale invariant feature transform)的彩色图像配准方法,求出彩色图像各个位置处的颜色不变最,以颜色不变量作为输入图像,再提取特征点并描述特征点周围的信息,通过最近邻匹配法求出图像问的匹配对,最后利用匹配的特征求取图像间的变换参数及配准后图像.实验结果表明,对彩色图像进行已知参数值变换时,该算法能得到精度高、误差小的计算结果;对变换关系末知的彩色图像,也能准确地求出图像间的映射关系;且多数情况下运行速度较SIFT(Scale invariant feature transform)快.     

利用统计特性进行医学图像配准效果定量评价

研究图像配准算法的客观效果评价。提出利用图像的统计特性,即均方根误差和交叉熵作为医学图像配准效果的定量评价指标,并以基于轮廓提取的图像配准算法和基于最大互信息的图像配准算法为例,就同一目标的两幅不同图像进行配准融合,对某一算法的配准效果、两种算法间的配准效果比较进行了初步的分析和评价。评价结果与理论分析结果、目视效果相吻合。统计特性法是一种客观和实用的对图像配准效果进行分析及评价的方法。     

基于最大互信息的医学图像配准

研究了互信息配准原理及其计算方法,然后用互信息作为图像配准的判据对实际医学图像进行了配准实验,取得了满意的结果。     

基于Shape Context和尺度不变特征变换的多模图像自动配准方法

提出了基于修正的尺度不变特征变换（SIFT）特征提取和Shape Context特征描述算子相结合的多模图像自动配准算法,该算法利用修正的SIFT算法提取多模图像中的特征点,然后采用Shape Context算子描述特征点,利用特征点周围区域边缘点的梯度方向形成特征向量。采用欧氏距离作为匹配标准对多模图像中特征点进行初始匹配,然后通过RANSAC算法消除误匹配的特征点对,并采用最小二乘法计算仿射变换参数,最后通过仿射变换和双线性插值实现图像配准。对红外图像和可见光图像的配准实验结果表明了本算法的有效性和稳定性。     

高频信息矢量匹配实现异源图像配准

介绍了一种通过提取红外与可见图像高频信息形成矢量模型的方法,该模型可用于可见和红外两种不同波段相同场景图像的配准。分析了红外与可见图像的共同特性,即边缘高频特性,并在作为模板的图像中提取这类高频信息。利用人工干预的方法形成矢量模型,该矢量模型可通过实时姿态信息进行实时三维变换,并重新投影为二维图形,据此可在另一图像中进行特征搜索,达到两者匹配的目的。利用实际数据进行了实验分析,结果显示,利用本文算法提取的矢量模型,经变换后能可靠地实现异源目标自动识别;实验证明此方法有效可行,并可推广应用于各种异源图像间的自动目标识别和配准处理。     

高频信息矢量匹配实现异源图像配准

介绍了一种通过提取红外与可见图像高频信息形成矢量模型的方法,该模型可用于可见和红外两种不同波段相同场景图像的配准。分析了红外与可见图像的共同特性,即边缘高频特性,并在作为模板的图像中提取这类高频信息。利用人工干预的方法形成矢量模型,该矢量模型可通过实时姿态信息进行实时三维变换,并重新投影为二维图形,据此可在另一图像中进行特征搜索,达到两者匹配的目的。利用实际数据进行了实验分析,结果显示,利用本文算法提取的矢量模型,经变换后能可靠地实现异源目标自动识别;实验证明此方法有效可行,并可推广应用于各种异源图像间的自动目标识别和配准处理。     

基于自适应阈值的阵列激光三维点云配准

阵列激光三维成像作为一种新型的非合作目标三维图像获取技术,高效的回波信号处理和三维重构方法是提高其探测能力和成像精度的前提,其中配准过程是阵列激光三维成像点云数据处理中必不可少的步骤.本文根据阵列激光三维成像系统的成像特点,对迭代最近点(ICP)配准算法中阈值设定依据进行分析,结合阵列激光三维成像系统中的重要参数测距精度和成像横向分辨率,对配准迭代过程中对应点距离阈值和迭代停止阈值进行有针对的设置,提出了基于自适应阈值的ICP点云配准方法.对阵列激光成像点云和扫描激光深度成像数据的实验表明该算法有效可行,能够提高配准精度和配准速度,同时由于该算法充分考虑了成像系统本身,在实际应用中对系统的合理设计具有一定的指导意义.     

基于光场深度序列的大视野图像拼接算法

针对现有光场深度重建算法只能获取单一视角深度信息,三维建模应用受限的问题,提出一种大视野图像拼接算法。该算法基于三维光场重建的深度图像序列,采用双边滤波及插值算法对图像进行去除噪声,利用基于边缘曲率极值的角点检测算法,并通过最小曲率偏差的列间度量匹配实现了图像之间的精确配准,采用改进的加权平均方法对重叠区域进行融合操作,既保留图像细节又拓展图像视野。实验结果表明,该算法能够有效实现光场深度图像序列的平滑拼接,有利于形成大视野深度数据,为大场景的三维重建奠定了基础。     

舰船小目标图像配准算法

当舰船目标距离红外/可见光复合导引头较远的时候,红外与可见光图像中的目标信息微弱,可供提取的特征较少且差异较大,传统的图像配准算法很难适用.针对该问题,本文提出一种基于传感器参量的图像配准算法,首先根据红外与可见光传感器的成像模型将图像配准分解简化为视场配准与平移配准两个相对分离的步骤;然后利用传感器参量进行图像的视场配准;最后基于海天线和水平高通能量分布确定匹配点完成平移配准.仿真实验结果表明,该算法具有较高的配准准确度,可以应用于实际远距离海上舰船的红外和可见光图像配准.     

一种基于边缘特征的亚像素投影配准算法

为了提高红外图像配准准确度,充分利用图像的边缘信息,结合线性插值,对原有的投影算法引入新的图像相似性评价函数——均方误差函数(Mean Sequare Erron,MSE),提出了基于边缘特征的亚像素投影配准算法.提取图像边缘特征明显的部分做配准能提高匹配概率,引入积分投影能有效降低算法的计算复杂度.算法中还运用了线性插值,使配准准确度达到亚像素级水平.     

基于均值距离测度的医学图像配准

针对互信息测度在配准医学图像时易陷入局部极值、速度慢的缺点,提出了基于均值不等式的均值距离测度.首先根据均值不等式推导出5种均值距离测度：方根-算术均值距离(SAM)、方根-几何均值距离(SGM)、方根-调和均值距离(SHM)、算术-几何均值距离(AGM)、算术-调和均值距离(AHM).然后通过人体脑部CT/MR和MR-T1/PD图像的刚体配准实验,从函数曲线、配准精度、计算时间和收敛性能方面,对互信息与5种均值距离信息测度进行了比较与分析.实验结果表明,在不损失配准精度的前提下,AHM和SAM测度可以获得更快的配准速度,对噪声有很强的鲁棒性.     

一种用于钣金零件视觉测量的图像拼接方法

在钣金零件视觉测量中,大尺寸零件超出图像采集摄像机的视场范围,不能一次性获得该零件的完整图像,需要将存在一定重叠区域的图像进行图像拼接。针对特征稀少、灰度信息少、轮廓对称的钣金零件图像不易拼接问题进行了分析和研究,提出了一种在待拼接图像中选择包含重叠部分的等大小区域作为待配准区域,并对其提取轮廓,然后对轮廓图利用相位相关法求待配准区域的配准参数,再根据待配准区域图像与待拼接图像的坐标关系转换求待拼接图像的配准参数并对图像进行配准,实现钣金零件图像拼接的方法。通过实验表明,该拼接方法对特征稀少、灰度信息少和轮廓对称的钣金零件图像具有速度快、较好的准确性和抗干扰能力,能够满足工业应用的要求。