一種新的自動圖像配準技術

摘要：提出了一種自動圖像配準方法。該方法首先使用模板匹配獲得圖像間的粗匹配點，然后利用這些粗匹配點估計圖像之間的變換參數，并通過統計這些變換參數的適用情況，選取出一組最佳的圖像變換參數，從而實現了圖像間的自動配準。實驗驗證，該方法在兩幅圖像間存在平移、轉動且重疊區域較少時，仍能準確得匹配這兩幅圖像。

關鍵詞：圖像配準；模板匹配； 變換參數

中圖分類號：TP391文獻標志碼：A

文章編號：1001－3695(2008)01－0290－02

同一場景的不同圖像匹配是計算機視覺中的一個基本問題，在諸如三維重建、對象識別和分類、圖像對齊和相機自校正等應用中，特征匹配都是一個關鍵的步驟。其中特征點的匹配是較為常用的一種方法。基于特征點的圖像配準技術主要有兩類方法：a)比較兩幅圖像的特征點及其周圍像素的灰度、曲率等情況來計算特征點之間的相似程度，建立特征點之間的一一對應關系[1，2]。由于僅考慮單個特征點之間的相似程度，常存在特征點誤匹配的情況。b)改進的方法是建立特征點集之間的變換關系，主要使用Hausdorff距離來匹配兩個特征點集[3，4]。這類方法可以容忍點與點之間匹配的不準確，但是要求預先確定圖像之間變換模型的參數搜索范圍，而且在圖像差異較大時計算量很大。

常用的方法在建立特征點間一一對應關系時難以排除誤匹配的特征點。本文提出了一種兩步匹配特征點的方法，采用由粗到精的匹配策略，較好地解決了特征點誤匹配的問題。該方法首先使用常見的模板匹配方法完成特征點之間的粗匹配；然后進行精匹配，即利用粗匹配得到的特征點對估計圖像之間的幾何變換參數，評估這些參數在粗匹配的特征點對中的適用情況，選擇適用情況最好的一組參數作為圖像之間的幾何變換參數。精匹配有效地排除了粗匹配中匹配不準確的特征點對。

1圖像配準方法

假設要進行配準的圖像為I和I′，I為基準圖像，(x，y)表示I中像素的位置；I′為待配準圖像，(x′，y′)表示I′中像素點的位置。

1．1圖像變換模型選擇 

當配準圖像之間存在平移、旋轉和由于相機轉動造成變形的情況，可使用透射變換模型來描述兩幅圖像之間的集合變換關系，其公式如下：

3結束語

本文方法通過對圖像間的特征點進行兩步匹配，準確地提取出了圖像間匹配的特征點對，有效地完成了圖像配準。實驗證明，相機發生較大平移、轉動時，提出的方法對其獲取的圖像能夠得到較好的配準效果。此外，當圖像之間差異不是很大（重疊區域大）時，該方法可以通過限制基準圖像中每個特征點的匹配點的搜索范圍來減少運行時間。

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