專利名稱：無形變圖像配準合成方法和裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種無形變圖像配準合成方法和裝置，屬于數(shù)字圖像處理領域。
背景技術：
生物醫(yī)學圖像信息融合是當代信息科學、計算機與生物醫(yī)學影像科學相交叉的一 個研究課題，它是生物醫(yī)學圖像處理學科的一個新的研究熱點。如何盡可能提高匹配質量、 特別在精度和可靠性滿足的前提下進一步提高影像匹配速度和提高圖像配準合成質量一 直是計算機視覺、模式識別等領域研究的課題。 在生物與醫(yī)學科學研究、生產(chǎn)、生活和醫(yī)療診斷應用中，一些生物組織和病理檢驗 樣本需要在顯微鏡下不同部位、不同角度和不同放大倍數(shù)下觀察和拍照，得到的基本上是 一系列剛性無形變的圖像，然后放在一起對比觀察和研究，或通過相應的配準合成處理再 供科研人員或醫(yī)務人員分析。經(jīng)文獻檢索，現(xiàn)有的圖像配準技術基本上都是基于以下原 理首先在目標圖像上選取以某一目標點為中心的圖像子塊(模板)，然后讓模板在浮動圖 像上有秩序地移動，每移到一個位置，把模板與浮動圖像中的對應部分進行相關比較，直到 找到配準位置為止，可分為基于區(qū)域的配準和基于特征的配準兩種。其中基于區(qū)域配準又 包括以下幾種1. 1)逐一比較法即在浮動圖像確定若干基點，逐一以某一基點截取一個 與模板大小一樣的分塊圖像進行配準，然后選擇和得到最相似的圖像的基準點即最佳配準 點，但是該算法很難選擇待配準圖像分塊，易發(fā)生偽匹配和對圖像旋轉變換不能很好處理 等缺點；1. 2)分層比較法即在逐一比較法的思想上引入了塔形處理的思想提出的一種方 法，但是該算法存在精度不高和對圖像的旋轉變形仍然不能很好的處理等缺點；現(xiàn)有配準 技術存在計算量大、耗時長、實現(xiàn)復雜和不能處理有旋轉、放大或縮小變化的圖像配準等缺 點，且由于現(xiàn)有圖像配準技術要求在配準前要進行濾波去噪處理，這會在去噪的過程中去 除一些重要的信息而不適合一些特殊應用需求(如病理診斷)；另外，現(xiàn)有技術中未見圖像 配準與合成相繼進行的記載。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所解決的技術問題提供一種計算量小、耗時短和適于實際應用的無形變圖 像配準合成方法和裝置，進一步還能對圖像配準合成質量自動進行評估，提升配準合成的 準確性。 為解決以上問題，本發(fā)明提供一種無形變圖像配準合成方法，包括
步驟A:在目標圖像上尋找兩個坐標點形成目標圖像向量，在浮動圖像上對應尋 找兩個坐標點形成浮動圖像向量，目標圖像向量和浮動圖像向量形成一個向量對；
優(yōu)選地，向量對形成方法為 首先，在目標圖像上選取一個點，作為目標圖像向量起始點，在浮動圖像上尋找與 目標圖像向量起始點特征最相近的位置點作為浮動圖像向量起始點； 然后，在目標圖像上選取另一個點，作為目標圖像向量終止點，在浮動圖像上尋找與目標圖像向量終止點特征最相近的位置點作為浮動圖像向量終止點； 最后，目標圖像向量起始點與目標圖像向量終止點形成目標圖像向量，浮動圖像向量起始點與浮動圖像向量終止點形成浮動圖像向量，目標圖像向量和浮動圖像向量形成一個向量對； 進一步地，在選擇目標圖像向量終止點時，選取距離目標圖像向量起始點最遠且在浮動圖像上能夠找到與該點最相近特征的位置點； 步驟B :分別計算向量對目標圖像向量與浮動圖像向量的向量方向角和向量長度，向量對夾角和向量長度比值； 步驟C:以浮動圖像向量起始點為中心，對浮動圖像作向量對夾角大小的旋轉變換，作向量長度比值大小的縮放變換，完成圖像的配準； 步驟D :以目標圖像向量起始點坐標為中心，擴展修改目標圖像的高和寬，形成新目標圖像，然后將不在目標圖像的點卻在浮動圖像的點加到新目標圖像中，將同時不在目標圖像和浮動圖像的點卻在新目標圖像中的點的灰度值置為特殊值，完成圖像的合成。
為解決以上問題，本發(fā)明還提供一種無形變圖像配準合成裝置，包括圖像數(shù)據(jù)采集設備、數(shù)據(jù)傳輸控制器、圖像數(shù)據(jù)分析處理設備、圖像數(shù)據(jù)顯示設備、鍵盤與觸屏操作設備和圖像數(shù)據(jù)配準合成數(shù)據(jù)輸出設備； 所述圖像數(shù)據(jù)接收鍵盤與觸屏操作設備和圖像數(shù)據(jù)采集設備傳來的圖像信息，對圖像進行配準合成，并將結果輸出給配準合成圖像數(shù)據(jù)輸出設備，主要由數(shù)據(jù)存儲模塊、參數(shù)計算模塊以及圖像配準合成模塊組成； 所述數(shù)據(jù)存儲模塊接收鍵盤與觸屏操作設備和圖像數(shù)據(jù)采集設備傳來的圖像信息和位置特征點數(shù)據(jù)并對這些數(shù)據(jù)進行存儲，同時對參數(shù)計算模塊以及圖像配準合成模塊計算結果進行緩存； 所述參數(shù)計算模塊實現(xiàn)向量對長度比值、向量方向角、方向角夾角、縮放倍數(shù)和誤差大的向量對去除等操作； 所述圖像配準合成模塊實現(xiàn)圖像旋轉縮放等配準變換，實現(xiàn)圖像合成，并把合成
圖像數(shù)據(jù)和質量評估參數(shù)發(fā)送給配準合成圖像數(shù)據(jù)輸出設備； 所述圖像數(shù)據(jù)分析處理設備的參數(shù)計算模塊的計算方式為 目標圖像向量的向量方向角 Ads = arctg ((De. y_Ds. y) / (De. x_Ds. x)) Ade = arctg ((Ds. y-De. y) / (Ds. x_De. x)) 浮動圖像向量的向量方向角 Ass = arctg ((Se. y-Ss. y) / (Se. x_Ss. x)) Ase = arctg ((Ss. y-Se. y) / (Ss. x_Se. x)) 目標圖像向量的向量長度 Ld = sqrt ((De. y-Ds. y) X (De. y-Ds. y) + (De. x_Ds. x) X (De. x_Ds. x))
浮動圖像向量的向量長度 Ls = sqrt ((Se. y-Ss. y) X (Se. y-Ss. y) + (Se. x_Ss. x) X (Se. x_Ss. x))
向量對夾角 當(Se. x-Ss. x) X (De. x_Ds. x) >0貝U
As = Ass-Ads， Ae = Ase-Ade ;
當(Se. x-Ss. x) X (De. x_Ds. x) < 0貝U
As = Ji +Ass_Ads， Ae = Ji +Ase_Ade ;
向量長度比值M = Ld/Ls ; 所述圖像數(shù)據(jù)分析處理設備的圖像配準合成模塊對浮動圖像以浮動圖像向量起始點為中心旋轉和縮放，然后合成圖像；所述旋轉變換和縮放變換方式分別為
以浮動圖像向量起始點為中心旋轉，具體為若As > O，則將浮動圖像以浮動圖像向量起始點為中心順時針旋轉As角度，若As < O，則將浮動圖像以浮動圖像向量起始點為中心逆時針旋轉I As I角度； 對浮動圖像以浮動圖像向量起始點為定點放大M倍；
或者， 以浮動圖像向量終止點為中心旋轉，具體為若Ae > O，則將浮動圖像以浮動圖像向量終止點為中心順時針旋轉Ae角度，若Ae < 0，則將浮動圖像以浮動圖像向量終止點為中心逆時針旋轉|Ae|角度； 對浮動圖像以浮動圖像向量終止點為定點放大M倍。 優(yōu)選地，圖像配準合成模塊進一步包括配準質量評估模塊，用于計算配準質量評估參數(shù)計算和最優(yōu)配準方案選取。 本發(fā)明選擇特征點由人工操作，具有準確性和靈活性，且配準合成時只需要簡單計算向量方向角、長度等，計算復雜度低，減少了配準合成所需時間，進一步地，本發(fā)明選取多個向量對，綜合各向量對的信息，智能進行配準合成質量評估，使配準合成準確性更高。


圖1是本發(fā)明無形變圖像配準合成方法優(yōu)選實施方式一流程 圖2是本發(fā)明無形變圖像配準合成方法優(yōu)選實施方式二流程 圖3是本發(fā)明無形變圖像配準合成方法優(yōu)選實施方式三流程 圖4是本發(fā)明無形變圖像配準合成裝置優(yōu)選實施方式結構 圖5是本發(fā)明無形變圖像配準合成裝置圖像數(shù)據(jù)分析處理設備結構圖。
具體實施例方式
為使本發(fā)明更加清楚，結合附圖做進一步說明，下面的說明中，公知的結構或計算方法不再詳述，以避免與本發(fā)明內(nèi)容存在不必要的混淆。 本發(fā)明的圖像配準合成預先將目標圖像和浮動圖像置于相同的坐標系中，以手工操作鍵盤、鼠標或觸屏的方式選取特征坐標點。
圖1是本發(fā)明無形變圖像配準合成方法優(yōu)選實施方式一流程圖，其包括
步驟101.在目標圖像上尋找兩個坐標點形成目標圖像向量，在浮動圖像上對應尋找兩個坐標點形成浮動圖像向量，目標圖像向量和浮動圖像向量形成一個向量對；
優(yōu)選地，向量對形成方法為 首先，在目標圖像上選取一個點，作為目標圖像向量起始點Ds(x， y)，在浮動圖像上尋找與目標圖像向量起始點特征最相近的位置點作為浮動圖像向量起始點Ss(x， y);
然后，在目標圖像上選取另一個點，作為目標圖像向量終止點De(x， y)，在浮動圖像上尋找與目標圖像向量終止點特征最相近的位置點作為浮動圖像向量終止點Se(x， y);
最后，目標圖像向量起始點與目標圖像向量終止點形成目標圖像向量，浮動圖像向量起始點與浮動圖像向量終止點形成浮動圖像向量，目標圖像向量和浮動圖像向量形成一個向量對； 進一步地，在選擇目標圖像向量終止點時，選取與目標圖像向量起始點較遠且在浮動圖像上能夠找到與該點特征最相近的位置點； 步驟102.分別計算向量對目標圖像向量與浮動圖像向量的向量方向角和向量長
度，向量對夾角和向量長度比值； 目標圖像向量的向量方向角 Ads = arctg ((De. y_Ds. y) / (De. x_Ds. x)) Ade = arctg ((Ds. y-De. y) / (Ds. x_De. x)) 浮動圖像向量的向量方向角 Ass = arctg ((Se. y-Ss. y) / (Se. x_Ss. x)) Ase = arctg ((Ss. y-Se. y) / (Ss. x_Se. x)) 目標圖像向量的向量長度 Ld = sqrt ((De. y-Ds. y) X (De. y-Ds. y) + (De. x_Ds. x) X (De. x_Ds. x))
浮動圖像向量的向量長度 Ls = sqrt ((Se. y-Ss. y) X (Se. y-Ss. y) + (Se. x_Ss. x) X (Se. x_Ss. x))
向量對夾角 當(Se. x-Ss. x) X (De. x_Ds. x) >0貝U
As = Ass-Ads， Ae = Ase-Ade ;
當(Se. x-Ss. x) X (De. x_Ds. x) < 0貝U
As = Ji +Ass_Ads， Ae = Ji +Ase_Ade ;
向量長度比值M = Ld/Ls ; 步驟103.以浮動圖像向量起始點Ss(x， y)為中心，對浮動圖像作向量對夾角As大小的旋轉變換或者以浮動圖像向量終止點Se(x，y)為中心，對浮動圖像作向量對夾角Ae大小的旋轉變換，并作向量長度比值M大小的縮放變換，完成圖像的配準；
所述旋轉變換和縮放變換方式分別為 以浮動圖像向量起始點為中心旋轉，具體為若As > O，則將浮動圖像以浮動圖像向量起始點為中心順時針旋轉As角度，若As < O，則將浮動圖像以浮動圖像向量起始點為中心逆時針旋轉I As I角度； 對浮動圖像以浮動圖像向量起始點為定點放大M倍；
或者， 以浮動圖像向量終止點為中心旋轉，具體為若AeX)，則將浮動圖像以浮動圖像向量終止點為中心順時針旋轉Ae角度，若Ae < 0，則將浮動圖像以浮動圖像向量終止點為中心逆時針旋轉|Ae|角度； 對浮動圖像以浮動圖像向量終止點為定點放大M倍。 步驟104.以目標圖像向量起始點Ds(x，y)或者終止點De(x，y)為中心，擴展修改目標圖像的高和寬，形成新目標圖像，然后將不在目標圖像的點卻在浮動圖像的點加到新目標圖像中，將同時不在目標圖像和浮動圖像的點卻在新目標圖像中的點的灰度值置為特殊值，完成圖像的合成； 圖2是本發(fā)明無形變圖像配準合成方法優(yōu)選實施方式二流程圖，該方法步驟201和步驟202分別與步驟101和步驟102相同，區(qū)別之處在于 步驟203:以浮動圖像向量起始點Ss(x， y)為中心，對浮動圖像作向量對夾角As大小的旋轉變換或者以浮動圖像向量終止點Se(x，y)為中心，對浮動圖像作向量對夾角Ae大小的旋轉變換，并作向量長度比值M大小的縮放變換，完成圖像的配準；同時計算配準質量評估參數(shù)R ; 其中，以起始點為中心配準后浮動圖像向量終點為Se' (x， y)或者以終止點為中
心配準后浮動圖像向量起始點變?yōu)镾s' (x，y); 所述旋轉變換和縮放變換方法與步驟103相同； 所述計算配準質量評估參數(shù)R的方法為i = (|;|G《—|/A0x100%; 其中，Gdi表示目標圖像像素點灰度值，GSi表示浮動圖像對應像素點灰度值，N表示對應區(qū)域內(nèi)像素點數(shù)； 優(yōu)選地，所述目標圖像和浮動圖像對應區(qū)域為目標圖像上Ds(x，y)與De(x，y)連線對應于配準后浮動圖像上Ss(x，y)與Se' (x， y)或者Se(x，y)與Ss' (x， y)連線的線性區(qū)域； 優(yōu)選地，所述目標圖像和浮動圖像對應區(qū)域為目標圖像上Ds(x，y)與De(x，y)連線為對角線的矩形對應于配準后浮動圖像上Ss(x，y)與Se'(x，y)或者Se(x，y)與Ss'(x，y)連線為對角線的矩形區(qū)域； 優(yōu)選地，所述目標圖像和浮動圖像對應區(qū)域為目標圖像上Ds(x，y)與De(x，y)連線為直徑的圓形對應于配準后浮動圖像上Ss(x， y)與Se' (x， y)或者Se(x， y)與Ss' (x，y)連線為直徑的的圓形區(qū)域； 步驟204.若RX). 5%，則返回步驟201，否則進入步驟205; 步驟205.以此目標圖像向量起始點Ds(x，y)或者終止點De(x，y)為中心，擴展修
改目標圖像的高和寬，形成新目標圖像，然后將不在目標圖像的點卻在浮動圖像的點加到
新目標圖像中，將同時不在目標圖像和浮動圖像的點卻在新目標圖像中的點的灰度值置為
特殊值，完成圖像的合成； 圖3是本發(fā)明無形變圖像配準合成方法優(yōu)選實施方式三流程圖，該方法步驟301
到步驟303分別與步驟201到步驟203基本相同，差別之處在于獲取的向量對在1對以上，
然后對各個向量對分別按照步驟201到步驟203方式處理； 步驟304 :若所有R > 0. 5%，則返回步驟301，否則，進入步驟305 ; 步驟305 :求出所有R中最小值Rmin，然后以最小值Rmin所對應的目標圖像向量
起始點Ds(x， y)或者終止點De(x， y)為中心，擴展修改目標圖像的高和寬，形成新目標圖
像，然后將不在目標圖像的點卻在浮動圖像的點加到新目標圖像中，將同時不在目標圖像
和浮動圖像的點卻在新目標圖像中的點的灰度值置為特殊值，完成圖像的合成； 作為另一優(yōu)選實施方式，計算步驟與實施例3各步驟基本相同，差別之處在于獲取的向量對在3對以上，且在步驟302之后把計算得到的各向量對目標圖像向量與浮動圖 像向量的向量長度比值(表示為[Mi]，i = 1，2，. . ，Num，Num表示向量對個數(shù))求均值M0， 然后求Mi與MO的差值絕對值，并從大到小排序，只留下排在最后的2個或者3個差值絕對 值對應的2個或者3個向量對，其他向量對排除不用。 圖4是本發(fā)明無形變圖像配準合成裝置優(yōu)選實施方式結構圖，該裝置包括圖像數(shù) 據(jù)采集設備、數(shù)據(jù)傳輸控制器、圖像數(shù)據(jù)分析處理設備、圖像數(shù)據(jù)顯示設備、鍵盤與觸屏操 作設備和圖像數(shù)據(jù)配準合成數(shù)據(jù)輸出設備； 所述圖像數(shù)據(jù)采集設備由CCD傳感器或攝像頭和文件讀寫器組成，其根據(jù)數(shù)據(jù)傳 輸控制器傳來采集指令驅動CCD傳感器或攝像頭采集圖像數(shù)據(jù)或者從SD卡、U盤、串口數(shù) 據(jù)傳輸端口或USB數(shù)據(jù)傳輸端口把圖像數(shù)據(jù)讀取，將獲取的圖像信號發(fā)送給圖像顯示設備 和圖像數(shù)據(jù)分析處理設備； 所述數(shù)據(jù)傳輸控制器實現(xiàn)CCD傳感器或攝像頭、SD卡和U盤插拔、串口數(shù)據(jù)傳輸 端口或USB數(shù)據(jù)傳輸端口數(shù)據(jù)傳入以及鍵盤與觸屏操作的實時監(jiān)聽，根據(jù)監(jiān)聽到鍵盤與觸 屏操作指令協(xié)調(diào)控制圖像數(shù)據(jù)采集設備采集數(shù)據(jù)以及控制圖像數(shù)據(jù)配準合成數(shù)據(jù)輸出設 備把數(shù)據(jù)存到SD卡和U盤上或通過串口數(shù)據(jù)傳輸端口或USB數(shù)據(jù)傳輸端口輸出；
所述鍵盤與觸屏操作設備實現(xiàn)配準文件選擇、特征點標定等操作，提示用戶點擊 目標圖像和浮動圖像距離最大的兩對圖像相同(不是位置相同)的位置特征點和獲取用戶 鼠標點擊、鍵盤選取或觸屏選取目標圖像和浮動圖像距離最大的兩對圖像相同(不是位置 相同)的位置特征點，同時記錄這兩對位置中點的坐標值(設目標圖像的起點坐標值和終 點坐標值分別為Ds (x， y)和De (x， y)，浮動圖像的起點坐標值和浮動坐標值分別為Ss (x， y) 和Se (x， y))，并把實現(xiàn)配準的圖像文件數(shù)據(jù)和位置特征點數(shù)據(jù)發(fā)送給數(shù)據(jù)分析處理設備；
所述圖像數(shù)據(jù)分析處理設備接收鍵盤與觸屏操作設備和圖像數(shù)據(jù)采集設備傳來 的圖像信息，對圖像進行配準合成，并將結果輸出給配準合成圖像數(shù)據(jù)輸出設備，主要由數(shù) 據(jù)存儲模塊、參數(shù)計算模塊以及圖像配準合成模塊組成(圖5所示)； 所述數(shù)據(jù)存儲模塊接收鍵盤與觸屏操作設備和圖像數(shù)據(jù)采集設備傳來的圖像信 息和位置特征點數(shù)據(jù)并對這些數(shù)據(jù)進行存儲，同時對參數(shù)計算模塊以及圖像配準合成模塊 計算結果進行緩存； 所述參數(shù)計算模塊實現(xiàn)向量對長度比值、向量方向角、方向角夾角、縮放倍數(shù)和誤 差大的向量對去除等操作； 所述圖像配準合成模塊實現(xiàn)圖像旋轉縮放等配準變換，實現(xiàn)圖像合成，并把合成
圖像數(shù)據(jù)和質量評估參數(shù)發(fā)送給配準合成圖像數(shù)據(jù)輸出設備； 所述圖像數(shù)據(jù)分析處理設備的參數(shù)計算模塊的計算方式為 目標圖像向量的向量方向角 Ads = arctg ((De. y_Ds. y) / (De. x_Ds. x)) Ade = arctg ((Ds. y-De. y) / (Ds. x_De. x)) 浮動圖像向量的向量方向角 Ass = arctg ((Se. y-Ss. y) / (Se. x_Ss. x)) Ase = arctg ((Ss. y-Se. y) / (Ss. x_Se. x)) 目標圖像向量的向量長度
Ld = sqrt ((De. y-Ds. y) X (De. y-Ds. y) + (De. x_Ds. x) X (De. x_Ds. x))
浮動圖像向量的向量長度 Ls = sqrt ((Se. y—Ss. y) X (Se. y—Ss. y) + (Se. x—Ss. x) X (Se. x—Ss. x))
向量對夾角 當(Se. x-Ss. x) X (De. x_Ds. x) >0貝U
As = Ass-Ads， Ae = Ase-Ade ;
當(Se. x-Ss. x) X (De. x_Ds. x) < 0貝U
As = Ji +Ass_Ads， Ae = Ji +Ase_Ade ;
向量長度比值M = Ld/Ls ; 所述圖像數(shù)據(jù)分析處理設備的圖像配準合成模塊對浮動圖像以浮動圖像向量起
始點為中心旋轉和縮放，然后合成圖像； 所述旋轉變換和縮放變換方式分別為 以浮動圖像向量起始點為中心旋轉，具體為若AsX)，則將浮動圖像以浮動圖像 向量起始點為中心順時針旋轉As角度，若As < O，則將浮動圖像以浮動圖像向量起始點為 中心逆時針旋轉I As I角度； 對浮動圖像以浮動圖像向量起始點為定點放大M倍；
或者， 以浮動圖像向量終止點為中心旋轉，具體為若AeX)，則將浮動圖像以浮動圖像 向量終止點為中心順時針旋轉Ae角度，若Ae < 0，則將浮動圖像以浮動圖像向量終止點為 中心逆時針旋轉|Ae|角度； 對浮動圖像以浮動圖像向量終止點為定點放大M倍。 優(yōu)選地，圖像配準合成模塊進一步包括配準質量評估模塊，用于計算配準質量評 估參數(shù)計算和最優(yōu)配準方案選取。 配準質量評估參數(shù)R的計算方法為i = (|;|GJ,-Gs,l/A0xl00c/。其中，Gdi表示
目標圖像像素點灰度值，GSi表示浮動圖像對應像素點灰度值，N表示對應區(qū)域內(nèi)像素點 數(shù)； 所述合成圖像方式為以目標圖像向量起始點為中心，擴展修改目標圖像的高和 寬，形成新目標圖像，最后將不在目標圖像的點卻在浮動圖像的點加到新目標圖像中，將同 時不在目標圖像和浮動圖像的點卻在新目標圖像中的點的灰度值置為特殊值，完成圖像的 合成；在圖像配準合成的同時把數(shù)據(jù)傳輸給圖像數(shù)據(jù)顯示設備進行實時顯示，并最后把最 終結果傳輸給圖像數(shù)據(jù)配準合成數(shù)據(jù)輸出設備。 所述圖像數(shù)據(jù)顯示設備對數(shù)據(jù)傳輸控制器或圖像數(shù)據(jù)分析處理設備傳來的數(shù)據(jù) 進行文件名、圖標和圖像進行顯示，對正在配準合成圖像顯示和配準合成結果實時顯示 (即目標圖像和浮動圖像同時加載顯示)，以及顯示數(shù)據(jù)采集狀態(tài)信息、保存和傳輸信息顯 示。 所述配準合成圖像數(shù)據(jù)輸出設備對圖像數(shù)據(jù)分析處理設備傳來的配準合成的目 標圖像數(shù)據(jù)和原始圖像數(shù)據(jù)寫到SD卡或U盤中或通過串行傳輸接口、usb傳輸接口和無線 發(fā)送接口進行輸出。
以上所舉實施例，對本發(fā)明的目的、技術方案和優(yōu)點進行了進一步的詳細說明，所 應理解的是，以上所舉實施例僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施方式而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在 本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)對本發(fā)明所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發(fā)明 的保護范圍之內(nèi)。
權利要求
一種無形變圖像配準合成方法，其特征在于，包括以下步驟步驟A在目標圖像上尋找兩個坐標點形成目標圖像向量，在浮動圖像上對應尋找兩個坐標點形成浮動圖像向量，目標圖像向量和浮動圖像向量形成一個向量對；步驟B分別計算向量對目標圖像向量與浮動圖像向量的向量方向角和向量長度，向量對夾角和向量長度比值；步驟C以浮動圖像向量起始點或者終止點為中心，對浮動圖像作向量對夾角大小的旋轉變換，作向量長度比值大小的縮放變換，完成圖像的配準；步驟D以目標圖像向量起始點或者終止點為中心，擴展修改目標圖像的高和寬，形成新目標圖像，然后將不在目標圖像的點卻在浮動圖像的點加到新目標圖像中，將同時不在目標圖像和浮動圖像的點卻在新目標圖像中的點的灰度值置為特殊值，完成圖像的合成。
2. 如權利要求1所述無形變圖像配準合成方法，其特征在于，所述步驟A向量對形成方 法為首先，在目標圖像上選取一個點，作為目標圖像向量起始點，在浮動圖像上尋找與目標 圖像向量起始點特征最相近的位置點作為浮動圖像向量起始點；然后，在目標圖像上選取另一個點，作為目標圖像向量終止點，在浮動圖像上尋找與目 標圖像向量終止點特征最相近的位置點作為浮動圖像向量終止點；最后，目標圖像向量起始點與目標圖像向量終止點形成目標圖像向量，浮動圖像向量 起始點與浮動圖像向量終止點形成浮動圖像向量，目標圖像向量和浮動圖像向量形成一個 向量對。
3. 如權利要求2所述無形變圖像配準合成方法，其特征在于，在選擇目標圖像向量終 止點時，選取距離目標圖像向量起始點最遠且在浮動圖像上能夠找到與該點最相近特征的 位置點。
4. 如權利要求1所述無形變圖像配準合成方法，其特征在于，所述步驟B計算向量對目 標圖像向量與浮動圖像向量的向量方向角和向量長度，向量對夾角和向量長度比值的方法 為目標圖像向量的向量方向角 Ads = arctg ((De. y-Ds. y) / (De. x-Ds. x)) Ade = arctg((Ds. y-De. y)/ (Ds. x-De. x)) 浮動圖像向量的向量方向角 Ass = arctg((Se. y-Ss. y)/ (Se. x-Ss. x)) Ase = arctg((Ss. y-Se. y)/ (Ss. x-Se. x))目標圖像向量的向量長度Ld = sqrt ((De. y-Ds. y) X (De. y-Ds. y) + (De. x-Ds. x) X (De. x-Ds. x))浮動圖像向量的向量長度Ls = sqrt((Se. y-Ss. y) X (Se. y-Ss. y) + (Se. x_Ss. x) X (Se. x_Ss. x))向量對夾角當(Se. x-Ss. x) X (De. x_Ds. x) >0則As = Ass-Ads， Ae = Ase-Ade ;當(Se. x-Ss. x) X (De. x_Ds. x) < 0則As = Ji +Ass_Ads， Ae = Ji +Ase_Ade ; 向量長度比值M = Ld/Ls。
5. 如權利要求l所述無形變圖像配準合成方法，其特征在于，步驟C所述旋轉變換和縮 放變換方式分別為以浮動圖像向量起始點為中心旋轉，具體為若AsX)，則將浮動圖像以浮動圖像向量 起始點為中心順時針旋轉As角度，若As < O，則將浮動圖像以浮動圖像向量起始點為中心 逆時針旋轉I As I角度；對浮動圖像以浮動圖像向量起始點為定點放大M倍；或者，以浮動圖像向量終止點為中心旋轉，具體為若AeX)，則將浮動圖像以浮動圖像向量 終止點為中心順時針旋轉Ae角度，若Ae < 0，則將浮動圖像以浮動圖像向量終止點為中心 逆時針旋轉|Ae|角度；對浮動圖像以浮動圖像向量終止點為定點放大M倍。
6. 如權利要求l所述無形變圖像配準合成方法，其特征在于，步驟C在完成圖像的配準 同時計算配準質量評估參數(shù)R，若RX).5X，則重復步驟A-C，否則，以此目標圖像向量起始 點為中心，擴展修改目標圖像的高和寬，形成新目標圖像，然后將不在目標圖像的點卻在浮 動圖像的點加到新目標圖像中，將同時不在目標圖像和浮動圖像的點卻在新目標圖像中的 點的灰度值置為特殊值，完成圖像的合成；所述配準質量評估參數(shù)R的計算方法為W = (il GJ, -I / AOx 100%;其中，Gdi表示目標圖像像素點灰度值，GSi表示浮動圖像對應像素點灰度值，N表示對 應區(qū)域內(nèi)像素點數(shù)；所述目標圖像和浮動圖像對應區(qū)域為目標圖像上Ds(x，y)與De(x，y)連線對應于配 準后浮動圖像上Ss(x， y)與Se' (x， y)或者Se(x， y)與Ss' (x， y)連線的線性區(qū)域；或者 目標圖像上Ds(x，y)與De(x，y)連線為對角線的矩形對應于配準后浮動圖像上Ss (x， y)與 Se' (x，y)或者Se(x，y)與Ss' (x，y)連線為對角線的矩形區(qū)域；或者目標圖像上Ds (x， y) 與De(x，y)連線為直徑的圓形對應于配準后浮動圖像上Ss(x，y)與Se' (x， y)或者Se(x， y)與Ss' (x， y)連線為直徑的圓形區(qū)域。
7. 如權利要求1或6所述無形變圖像配準合成方法，其特征在于，在所述步驟B之后利 用多對向量對的縮放大小Mi的均值MO，然后求Mi與MO的差值絕對值，并從大到小排序，只 留下排在最后的2個或者3個差值絕對值對應的2個或者3個向量對，其他向量對排除不 用。
8. —種無形變圖像配準合成裝置，包括圖像數(shù)據(jù)采集設備、數(shù)據(jù)傳輸控制器、圖像數(shù)據(jù) 顯示設備、鍵盤與觸屏操作設備和圖像數(shù)據(jù)配準合成數(shù)據(jù)輸出設備；其特征在于，還包括圖 像數(shù)據(jù)分析處理設備，接收鍵盤、鼠標與觸屏操作設備和圖像數(shù)據(jù)采集設備傳來的圖像信 息，對圖像進行配準合成，并將結果輸出給配準合成圖像數(shù)據(jù)輸出設備。
9. 如權利要求8所述的無形變圖像配準合成裝置，其特征在于，所述圖像數(shù)據(jù)分析處 理設備包括數(shù)據(jù)存儲模塊、參數(shù)計算模塊以及圖像旋轉縮放模塊；所述數(shù)據(jù)存儲模塊接收鍵盤與觸屏操作設備和圖像數(shù)據(jù)采集設備傳來的圖像信息和位置特征點數(shù)據(jù)并對這些數(shù)據(jù)進行存儲，同時對參數(shù)計算模塊以及圖像配準合成模塊計算 結果進行緩存；所述參數(shù)計算模塊實現(xiàn)向量對長度比值、向量方向角、方向角夾角、縮放倍數(shù)和誤差大 的向量對去除等操作；所述圖像配準合成模塊實現(xiàn)圖像旋轉縮放等配準變換、圖像合成，并把合成圖像數(shù)據(jù) 發(fā)送給配準合成圖像數(shù)據(jù)輸出設備；所述圖像數(shù)據(jù)分析處理設備的參數(shù)計算模塊的計算方式為目標圖像向量的向量方向角Ads = arctg((De. y_Ds. y)/ (De. x_Ds. x))Ade = arctg((Ds. y_De. y)/ (Ds. x_De. x))浮動圖像向量的向量方向角Ass = arctg((Se. y_Ss. y)/ (Se. x_Ss. x))Ase = arctg((Ss. y_Se. y)/ (Ss. x_Se. x))目標圖像向量的向量長度Ld = sqrt ((De. y-Ds. y) X (De. y-Ds. y) + (De. x_Ds. x) X (De. x_Ds. x)) 浮動圖像向量的向量長度= sqrt((Se. y_Ss. y) X (Se. y_Ss. y) + (Se. x_Ss. x) X (Se. x_Ss. x))向量對夾角當(Se. x-Ss. x) X (De. x_Ds. x) >0則 As = Ass-Ads， Ae = Ase-Ade ; 當(Se. x-Ss. x) X (De. x_Ds. x) < 0則 As = Ji +Ass_Ads， Ae = Ji +Ase_Ade ; 向量長度比值M = Ld/Ls ;所述圖像旋轉縮放模塊對浮動圖像以浮動圖像向量起始點或者終止點為中心旋轉和 縮放，然后合成圖像；所述旋轉變換和縮放變換方式分別為以浮動圖像向量起始點為中心旋轉，具體為若AsX)，則將浮動圖像以浮動圖像向量 起始點為中心順時針旋轉As角度，若As < O，則將浮動圖像以浮動圖像向量起始點為中心 逆時針旋轉I As I角度；對浮動圖像以浮動圖像向量起始點為定點放大M倍；或者，以浮動圖像向量終止點為中心旋轉，具體為若AeX)，則將浮動圖像以浮動圖像向量 終止點為中心順時針旋轉Ae角度，若Ae < 0，則將浮動圖像以浮動圖像向量終止點為中心 逆時針旋轉|Ae|角度；對浮動圖像以浮動圖像向量終止點為定點放大M倍；所述合成圖像方式為以目標圖像向量起始點或者終止點為中心，擴展修改目標圖像的高和寬，形成新目標圖像，最后將不在目標圖像的點卻在浮動圖像的點加到新目標圖像 中，將同時不在目標圖像和浮動圖像的點卻在新目標圖像中的點的灰度值置為特殊值，完成圖像的合成；在圖像配準合成的同時把數(shù)據(jù)傳輸給圖像數(shù)據(jù)顯示設備進行實時顯示，并最后把最終結果傳輸給圖像數(shù)據(jù)配準合成數(shù)據(jù)輸出設備。
10.如權利要求9所述的無形變圖像配準合成裝置，其特征在于，所述圖像配準合成模 塊包括配準質量評估模塊，用于計算配準質量評估參數(shù)計算和最優(yōu)配準方案選取。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種無形變圖像配準合成方法，在目標圖像和浮動圖像上分別對應尋找兩個坐標點形成浮動圖像向量對；分別計算向量對目標圖像向量與浮動圖像向量的向量方向角和向量長度，向量對夾角和向量長度比值；以浮動圖像向量起始點為中心，對浮動圖像作向量對夾角大小的旋轉變換，作向量長度比值大小的縮放變換，完成圖像的配準；以目標圖像向量起始點坐標為中心，擴展修改目標圖像的高和寬，完成圖像的合成；本發(fā)明還公開了一種無形變圖像配準合成裝置；本發(fā)明選擇特征點由人工操作，且只需要簡單計算向量方向角、長度等，兼具一定準確性和靈活性且計算復雜度低，減少了配準合成所需時間。
文檔編號G06T5/50GK101739675SQ20091019188
公開日2010年6月16日 申請日期2009年12月11日 優(yōu)先權日2009年12月11日
發(fā)明者向瀏欣, 曾垂省, 梁亦龍, 梁曉艷, 舒坤賢, 謝永芳, 趙志強, 辛穎 申請人:重慶郵電大學