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亚像素级图像配准及多波段图像合成真彩色图算法研究

作　者: 汪欢
导　师: 邱跃洪
学　校: 中国科学院研究生院（西安光学精密机械研究所）
专　业: 通信与信息系统
关键词: 亚像素级图像配准 相位相关 图像插值 图像恢复 多波段图像融合
分类号: TP391.41
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要


图像配准技术是近几十年来快速发展的图像处理技术之一，它是将不同传感器、或不同成像条件下的同场景的两幅或多幅图像进行匹配对准，以校正图像之间几何差异和灰度差异的过程。它是医学诊断、计算机视觉、图像数据融合、遥感图像处理等图像、视频处理的必不可少的部分。亚像素级图像配准技术是在像素级图像配准技术的基础上发展起来的，它将配准的精度要求从像素级提升到亚像素级，从而实现对图像的更精确的后续处理。亚像素级图像配准算法，其算法思想与像素级图像配准大体相同，但一般都需要做一定的改进。常见的（亚）像素级图像配准算法有：基于灰度的方法、基于变换域的方法、基于最优化思想的方法和基于特征的方法。文献[1-12]对上述某种或某几种算法做了深入的阐述。本文在综合研究了多种配准算法的基础上，提出并实现了基于改进的相位相关及局部插值的亚像素级图像配准算法，实验证明该算法计算精度高、配准速度快、应用范围广。图像的配准的目的是为了消除图像间的几何差异和灰度差异，因此，在求得配准参数后势必需要对待配准图像做一定的变换处理以达到目的。这个过程即是图像的恢复。所以在精确的求取配准参数后对待配准图像做精确的恢复也是一项重要的任务。在大量的研究之后，本文决定采用PV插值法来恢复配准图像。实验证明，此方法比传统的恢复算法有较大的优势。多波段图融合是图像融合的重要分支，本文在配准的基础上，提出了完整而清晰的多波段图像融合成彩色图的流程与方法。实验表明，该流程和方法稳定、有效，融合出的彩色图像符合人眼的视觉感受。最后对本文的工作进行了总结，并对今后的工作做了一些展望。

全文目录


摘要  3-4
Abstract  4-6
目录  6-8
第一章 绪论  8-14
  1.1 引言与项目背景介绍  8-9
  1.2 本课题研究的目的与意义  9-10
  1.3 图像配准及图像融合在国内外的发展现状  10-11
  1.4 研究内容和结构安排  11-14
第二章 图像配准的理论与方法  14-32
  2.1 图像配准的基础知识  14-18
    2.1.1 图像配准的定义  14
    2.1.2 图像配准的原理及数学表述  14-15
    2.1.3 图像的变换模型  15
    2.1.4 亚像素级平移旋转实验图像对的产生  15-18
  2.2 图像配准的相似性度量  18-21
    2.2.1 距离测度  18-20
    2.2.2 角度测度  20
    2.2.3 相关测度  20
    2.2.4 最大互信息测度  20-21
  2.3 图像配准方法  21-28
    2.3.1 图像配准方法的分类  21
    2.3.2 基于灰度信息的图像配准方法  21-23
    2.3.3 基于特征的图像配准方法  23-24
    2.3.4 基于变换域的图像配准方法  24-28
  2.4 配准算法的对比分析  28-30
    2.4.1 算法评价标准  28-29
    2.4.2 主要图像配准方法的比较分析  29-30
  2.5 图像配准的预处理  30
  2.6 本章小结  30-32
第三章 图像复合配准算法研究  32-46
  3.1 离散傅里叶变换及其相关特性  32-34
    3.1.1 图像的离散傅里叶变换  32-33
    3.1.2 离散傅里叶变换的相关特性  33-34
  3.2 相位相关的改进算法  34-38
    3.2.1 缩放因子及旋转角的计算  34-36
    3.2.2 插值方法对相位相关的扩展  36-38
  3.3 复合配准算法  38-44
    3.3.1 算法思路及流程  38-39
    3.3.2 算法的实现与结果  39-43
    3.3.4 误差分析  43-44
  3.4 本章小结  44-46
第四章 待配准图像的恢复研究  46-64
  4.1 图像配准的恢复问题  46-47
    4.1.1 配准恢复问题的提出  46
    4.1.2 配准恢复的质量评价  46-47
  4.2 频域相位修正恢复  47-49
    4.2.1 频域相位修正的原理  47-48
    4.2.2 频域相位修正的误差分析  48-49
  4.3 基于插值的图像恢复  49-61
    4.3.1 常见的图像插值方法  49-54
    4.3.2 基于常见图像插值方法的配准恢复  54-56
    4.3.3 基于优化的插值方法的配准恢复  56-61
  4.4 结论与误差分析  61-62
  4.5 图像配准及恢复综合程序  62
  4.6 本章小结  62-64
第五章 多波段图像融合成彩色图像  64-74
  5.1 基础理论知识  64-67
    5.1.1 信息融合概述  64
    5.1.2 多波段图像融合  64-65
    5.1.3 图像融合的三个层次  65-66
    5.1.4 常见的图像融合方法  66-67
  5.2 多波段图像合成真彩色图像  67-71
    5.2.1 合成原理与流程  67-70
    5.2.2 合成的实现  70-71
  5.3 配准与合成真彩图综合程序  71-72
  5.4 本章小结  72-74
第六章 总结与展望  74-76
  6.1 本文工作总结  74
  6.2 今后工作展望  74-76
参考文献  76-80
硕士在读期间参与的科研项目和发表的论文  80-82
致谢  82

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中图分类: > 工业技术 > 自动化技术、计算机技术 > 计算技术、计算机技术 > 计算机的应用 > 信息处理（信息加工） > 模式识别与装置 > 图像识别及其装置
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