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基于偏微分方程的图像配准与融合方法研究

作　者: 李凤雯
导　师: 孙权森
学　校: 南京理工大学
专　业: 控制工程
关键词: 图像融合 图像配准 偏微分方程 全变分 互信息 光流场
分类号: TP391.41
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要


图像配准与融合是处理多源数据、时序图像分析、目标变化检测、目标识别等实际问题中的重要手段,其应用遍及军事、遥感、医学、计算机视觉等众多领域。图像配准主要是将从不同视角,不同时间,不同传感器获取的关于同一场景的两幅甚至多幅异源图像在空间上进行对准,并确定几何变换参数的过程。图像融合技术是在利用多幅源图像信息资源的基础上,根据融合准测,将多幅图像或空间或时间上的互补信息进行融合。通过图像融合,最后我们获得对场景的一致性描述,使融合后的图像具有更丰富的信息,从而更精确的反映客观实际。由于偏微分方程具有局部自适性,高度灵活性等优点,将偏微分方程应用于图像处理的各个领域已成为重要的研究方向。本文将研究基于偏微方程的图像配准与融合的理论和方法,主要研究工作如下：(1)研究光流场的基本原理以及光流场在图像配准领域中的模型,根据灰度不变和梯度不变假设,将光流场与偏微分方程结合起来,提出了基于光流场的改进图像配准模型。(2)研究互信息的基本原理,在光流场的模型基础上,提出基于互信息的保真项,将模型与偏微分方程结合,对图像进行配准处理,进一步提高了配准效果。(3)研究全变分模型的基本原理与基于全变分的图像融合模型,并在该模型的基础上,提出了基于全变分梯度模值平方的图像融合模型。(4)在经典图像融合模型中引入主观对比度,并在此模型的基础上进行改进,提出了基于梯度模值平方的图像融合模型。实验分析中,对多种图像数据进行图像配准实验与融合实验,结果表明本文改进后的配准和融合算法均具有较好的效果。

全文目录


摘要  3-4
Abstract  4-8
1 绪论  8-26
  1.1 图像配准  8-11
    1.1.1 图像配准技术的发展历史  8
    1.1.2 图像配准定义及其决定因素  8-9
    1.1.3 图像配准技术的分类  9-10
    1.1.4 图像配准步骤  10
    1.1.5 常见图像配准方法  10-11
  1.2 图像融合  11-25
    1.2.1 图像融合技术的发展历史  11-12
    1.2.2 图像融合的定义及优点  12
    1.2.3 图像融合的分类  12-15
    1.2.4 图像融合的步骤  15-19
    1.2.5 图像融合效果评价  19-21
    1.2.6 常见图像融合方法  21-25
  1.3 论文章节安排  25-26
2 偏微分方程的数学基础  26-34
  2.1 偏微分方程的发展历史  26-27
  2.2 偏微分方程介绍  27-30
    2.2.1 典型偏微分方程  27-28
    2.2.2 偏微分方程的边界条件  28-29
    2.2.3 偏微分方程的数值计算  29-30
  2.3 变分法  30-33
    2.3.1 泛函介绍  30-32
    2.3.2 变分法的定理及引理  32-33
  2.4 本章小结  33-34
3 基于改进的光流场图像配准方法  34-47
  3.1 基于光流场的灰度图像配准  34-40
    3.1.1 光流场  34
    3.1.2 改进的基于光流场的灰度图像配准模型  34-37
    3.1.3 实验结果及分析  37-40
  3.2 结合互信息的光流场图像配准方法  40-46
    3.2.1 互信息配准的理论基础  40-42
    3.2.2 结合互信息的光流场变分模型  42-43
    3.2.3 实验结果及分析  43-46
  3.3 本章小结  46-47
4 基于偏微分方程的图像融合改进算法  47-58
  4.1 基于全变分的图像融合方法  47-53
    4.1.1 全变分模型  47-49
    4.1.2 改进的全变分模型  49-51
    4.1.3 实验结果及分析  51-53
  4.2 基于主观对比度的图像融合方法  53-57
    4.2.1 主观对比度定义  53-54
    4.2.2 改进的主观对比度变分模型  54-55
    4.2.3 实验结果及分析  55-57
  4.3 本章小结  57-58
5 总结与展望  58-60
  5.1 总结  58
  5.2 展望  58-60
致谢  60-61
参考文献  61-64
附录  64

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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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