[发明专利]一种快速图像配准及其标定方法及实现其的系统

说明书

技术领域

本发明属于数字图像处理领域，具体涉及一种快速图像配准及其标定方法及实现该方法的系统。

背景技术

图像配准是图像处理技术中最重要，也是最基本的任务，已经在众多领域得到了广泛的运用。通过图像配准，可以将不同拍摄条件或是使用不同传感器产生的相同的场景进行对齐，更好的集成不同传感器的信息，充分利用多种模态图像的优势，并对不同成像条件下的图像进行重构，以便获得更多的信息。图像配准有着广泛应用范围和实际意义，应用领域涉及遥感图像处理、计算机视觉、医学应用、目标识别、环境监测、天气预报和地理信息处理等领域。

图像配准的流程如下：首先对图像标定，包括对两幅图像进行特征提取得到特征点、通过进行相似性度量找到匹配的特征点对、通过匹配的特征点计算得到图像空间坐标变换参数，然后由坐标变换参数进行图像配准。

图像配准的应用存在以下难点：

(1)硬件实现困难。图像配准领域存在许多方法，并在计算机上仿真实现，但是这些方法很难硬件实现，其硬件实现或者实时性不强，或者占用资源过高。

(2)标定方法复杂。标定方法的关键在于寻找特征点并匹配特征点对，这一过程需要耗费大量的时间。

发明内容

本发明为解决上述技术问题而提供一种快速图像配准及标定方法及实现该方法的系统。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种快速图像配准及标定方法，包括以下步骤：

步骤1：选择成像定标点，采集其基准图像和待配准图像并存储；

步骤2：分别在所述基准图像和所述待配准图像中确定成像定标点的坐标，计算仿射变换的缩放参数和偏移量；

步骤3：仿射变换，根据步骤2中的缩放参数和偏移量计算所述基准图像的像素在所述待配准图像中的坐标；

步骤4：图像配准，根据所述步骤3中得到的坐标从所述存储的待配准图像中读取相应的所述待配准图像像素，并将其与所述基准图像像素相与，得到配准图像的码流。

进一步的，所述步骤1具体为：

步骤1.1：搭建带有4个成像定标点A、B、C、D为成像目标的图像采集平台，拍摄待配准图像和基准图像；

步骤1.2：将所述待配准图像存储，并找到每一帧待配准图像的起始位置；

步骤1.3：分离出每一行和每一列的起始段，在每一帧内对行计数，从1到576，在每一行内对列计数，从1到720，丢掉待配准图像的帧头、行头、帧尾；

步骤1.4：将各行列的有效像素分别存入FPGA中的存储块，图像处理板中的FPGA划分出3个存储块D1、D2、D3，分别存储3帧待配准图像；

进一步的，所述步骤2具体为：

步骤2.1：将采集的所述4个成像定标点在所述待配准图像中的的坐标(x_a，y_a)、(x_b，y_b)、(x_c，y_c)、(x_d，y_d)，在所述基准图像中的坐标为(x_a′，y_a′)、(x_b′，y_b′)、(x_c′，y_c′)、(x_d′，y_d′)，设定所述仿射变换的缩放参数为RHX₁、RHY₁、RVX₁、RVY₁，所述仿射变换的水平方向和垂直方向的偏移量为L₁、C₁，以A、B、C点的坐标构建如下方程组，

求解所述方程组得到RHX₁、RHY₁、RVX₁、RVY₁，同样以B、C、D点的坐标构建方程组可以求得RHX₂、RHY₂、RVX₂、RVY₂，与RHX₁、RHY₁、RVX₁、RVY₁求平均值得到仿射变换缩放参数RHX、RHY、RVX、RVY；

步骤2.2：通过构建如下方程组计算出所述A点的偏移量L_a、C_a，