本發(fā)明屬于圖像處理技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

共焦掃描顯微鏡測(cè)量技術(shù)是一種用于微米及亞微米尺度測(cè)量的光學(xué)顯微技術(shù)。因其具有無(wú)需樣品制備、測(cè)量速度快、成本低、不損傷測(cè)量表面以及可直接測(cè)量高度大于半波長(zhǎng)的臺(tái)階輪廓等優(yōu)點(diǎn)，而被廣泛用于材料學(xué)、微電子學(xué)、光學(xué)、生物工程學(xué)及醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的二/三維微尺度結(jié)構(gòu)測(cè)量。但是共焦掃描顯微鏡同樣面臨著視場(chǎng)較小的問(wèn)題，采用圖像拼接技術(shù)在不增加儀器成本的情況下即可得到高分辨大視場(chǎng)的數(shù)據(jù)，使共焦掃描顯微鏡得應(yīng)用更加靈活、實(shí)用。圖像拼接面臨的第一個(gè)問(wèn)題就是圖像配準(zhǔn)，由于共焦掃描顯微鏡本身分辨率達(dá)到百納米級(jí)，因此，對(duì)配準(zhǔn)精度的要求非常高，至少要達(dá)到亞像素級(jí)別，才不會(huì)因?yàn)榕錅?zhǔn)的問(wèn)題造成最后的測(cè)量讀數(shù)誤差。配準(zhǔn)方法中基于灰度的配準(zhǔn)方法較基于特征的配準(zhǔn)方法配準(zhǔn)精度更高，其中在基于灰度的配準(zhǔn)方法中基于互信息的配準(zhǔn)方法的配準(zhǔn)精度最高、魯棒性最好，但是互信息計(jì)算存在著沒(méi)有涉及圖像空間信息的缺點(diǎn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是為了解決互信息計(jì)算存在著沒(méi)有涉及圖像空間信息的缺點(diǎn)而導(dǎo)致配準(zhǔn)精度低的問(wèn)題，提出一種基于邊緣歸一化互信息測(cè)度函數(shù)的圖像配準(zhǔn)方法。

本發(fā)明所述的一種基于邊緣歸一化互信息測(cè)度函數(shù)的圖像配準(zhǔn)方法，該方法包括以下步驟：

步驟a、對(duì)待配準(zhǔn)的圖像進(jìn)行圖像去噪，然后利用自適應(yīng)canny算子對(duì)去噪后的待配準(zhǔn)圖像進(jìn)行邊緣檢測(cè)，得到待配準(zhǔn)圖像的邊緣圖；

步驟b、根據(jù)待配準(zhǔn)的圖像的邊緣圖計(jì)算其邊緣歸一化互相關(guān)系數(shù)；

步驟c、計(jì)算待配準(zhǔn)圖像的歸一化互信息測(cè)度值；

步驟d、將邊緣歸一化互相關(guān)系數(shù)引入到歸一化互信息測(cè)度值中構(gòu)造出邊緣歸一化互信息測(cè)度函數(shù)；

步驟e、使用粒子群算法對(duì)圖像進(jìn)行配準(zhǔn)。

優(yōu)選的是，所述步驟a中利用自適應(yīng)canny算子對(duì)去噪后的圖像進(jìn)行邊緣檢測(cè)時(shí)設(shè)置canny算子的高閥值和低閥值；

所述高閾值設(shè)置成圖像歸一化后的均方差；

所述低閾值為高閾值的0.1倍。

優(yōu)選的是，所述步驟c中歸一化互信息測(cè)度值的計(jì)算公式為：

其中，R為參考圖，F(xiàn)為浮動(dòng)圖，H(R)為參考圖的熵，H(R)為浮動(dòng)圖的熵，MI(R,F)為參考圖和浮動(dòng)圖的互信息，NCC(R,F)為參考圖和浮動(dòng)圖的歸一化互信息測(cè)度值。

優(yōu)選的是，所述步驟d中邊緣歸一化互信息測(cè)度函數(shù)的計(jì)算公式為：

K(R',F')＝exp(1/sg(R',F')-1),

其中，R`為參考圖R和浮動(dòng)圖F的重疊區(qū)域中的參考圖R的邊緣圖像，F(xiàn)`為參考圖R和浮動(dòng)圖F的重疊區(qū)域中的浮動(dòng)圖F的邊緣圖像，為R`的平均值，為F`的平均值，NSAM(R,F)為基于參考圖R和浮動(dòng)圖F的邊緣歸一化互信息測(cè)度函數(shù)。

本發(fā)明的有益效果是以邊緣歸一化互信息測(cè)度函數(shù)作為標(biāo)準(zhǔn)的測(cè)度函數(shù)，由于在計(jì)算邊緣歸一化互信息測(cè)度函數(shù)時(shí)引入邊緣歸一化互相關(guān)系數(shù)，并通過(guò)構(gòu)造e指數(shù)函數(shù)，使得最后的邊緣歸一化互信息測(cè)度函數(shù)曲線更加光滑，極值點(diǎn)更加尖銳，因此，本發(fā)明的圖像配準(zhǔn)精度高。

附圖說(shuō)明

圖1為具體實(shí)施方式一所述的一種基于邊緣歸一化互信息測(cè)度函數(shù)的圖像配準(zhǔn)方法的流程圖；

圖2為一副待配準(zhǔn)圖；

圖3為另一幅副待配準(zhǔn)圖；

圖4為圖2和圖3的配準(zhǔn)結(jié)果圖；

圖5為四種互信息測(cè)度函數(shù)曲線，其中，mi是指?jìng)鹘y(tǒng)的互信息測(cè)度函數(shù)曲線，ncc和nmi分別是指兩種歸一化互信息測(cè)度函數(shù)曲線，nsam為具體實(shí)施方式四中的邊緣歸一化互信息測(cè)度函數(shù)曲線；

圖6為在圖像上加載0.5的椒鹽噪聲后的四種互信息測(cè)度函數(shù)曲線，其中，mi是指在圖像上加載0.5的椒鹽噪聲后的傳統(tǒng)的互信息測(cè)度函數(shù)曲線，ncc和nmi分別是指在圖像上加載0.5的椒鹽噪聲后的兩種歸一化互信息測(cè)度函數(shù)曲線，nsam為在圖像上加載0.5的椒鹽噪聲后的具體實(shí)施方式四中的邊緣歸一化互信息測(cè)度函數(shù)曲線；

圖7為在圖像上加載0.2的椒鹽噪聲后的四種互信息測(cè)度函數(shù)曲線，其中，mi是指在圖像上加載0.2的椒鹽噪聲后的傳統(tǒng)的互信息測(cè)度函數(shù)曲線，ncc和nmi分別是指在圖像上加載0.2的椒鹽噪聲后的兩種歸一化互信息測(cè)度函數(shù)曲線，nsam為在圖像上加載0.2的椒鹽噪聲后的具體實(shí)施方式四中的邊緣歸一化互信息測(cè)度函數(shù)曲線；

圖8為在圖像上加載0.5的高斯噪聲后的四種互信息測(cè)度函數(shù)曲線，其中，mi是指在圖像上加載0.5的高斯噪聲后的傳統(tǒng)的互信息測(cè)度函數(shù)曲線，ncc和nmi分別是指在圖像上加載0.5的高斯噪聲后的兩種歸一化互信息測(cè)度函數(shù)曲線，nsam為在圖像上加載0.5的高斯噪聲后的具體實(shí)施方式四中的邊緣歸一化互信息測(cè)度函數(shù)曲線；

圖9為在圖像上加載0.2的高斯噪聲后的四種互信息測(cè)度函數(shù)曲線，其中，mi是指在圖像上加載0.2的高斯噪聲后的傳統(tǒng)的互信息測(cè)度函數(shù)曲線，ncc和nmi分別是指在圖像上加載0.2的高斯噪聲后的兩種歸一化互信息測(cè)度函數(shù)曲線，nsam為在圖像上加載0.2的高斯噪聲后的具體實(shí)施方式一中的邊緣歸一化互信息測(cè)度函數(shù)曲線。

具體實(shí)施方式

具體實(shí)施方式一：結(jié)合圖1至圖4說(shuō)明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式所述的一種基于邊緣歸一化互信息測(cè)度函數(shù)的圖像配準(zhǔn)方法，包括以下步驟：

步驟a、對(duì)待配準(zhǔn)的圖像進(jìn)行圖像去噪，然后利用自適應(yīng)canny算子對(duì)去噪后的待配準(zhǔn)圖像進(jìn)行邊緣檢測(cè)，得到待配準(zhǔn)圖像的邊緣圖；

步驟b、根據(jù)待配準(zhǔn)的圖像的邊緣圖計(jì)算其邊緣歸一化互相關(guān)系數(shù)；

步驟c、計(jì)算待配準(zhǔn)圖像的歸一化互信息測(cè)度值；

步驟d、將邊緣歸一化互相關(guān)系數(shù)引入到歸一化互信息測(cè)度值中構(gòu)造出邊緣歸一化互信息測(cè)度函數(shù)；

步驟e、使用粒子群算法對(duì)圖像進(jìn)行配準(zhǔn)。

通過(guò)本實(shí)施方式所述的一種基于邊緣歸一化互信息測(cè)度函數(shù)的圖像配準(zhǔn)方法將圖2和圖3兩幅待配準(zhǔn)圖配準(zhǔn)為一幅圖，配準(zhǔn)結(jié)果如圖4所示。本實(shí)施方式是以邊緣歸一化互信息測(cè)度函數(shù)作為標(biāo)準(zhǔn)的測(cè)度函數(shù)，由于在計(jì)算邊緣歸一化互信息測(cè)度函數(shù)時(shí)引入邊緣歸一化互相關(guān)系數(shù)，因此，本發(fā)明的圖像配準(zhǔn)精度高。

具體實(shí)施方式二：本實(shí)施方式是對(duì)具體實(shí)施方式一所述的一種基于邊緣歸一化互信息測(cè)度函數(shù)的圖像配準(zhǔn)方法進(jìn)一步限定，在本實(shí)施方式中，所述步驟a中利用自適應(yīng)canny算子對(duì)去噪后的圖像進(jìn)行邊緣檢測(cè)時(shí)設(shè)置canny算子的高閥值和低閥值；

所述高閾值設(shè)置成圖像歸一化后的均方差；

所述低閾值為高閾值的0.1倍；

本實(shí)施方式為了確保提取的邊緣信息準(zhǔn)確、可靠。

具體實(shí)施方式三：本實(shí)施方式是對(duì)具體實(shí)施方式一所述的一種基于邊緣歸一化互信息測(cè)度函數(shù)的圖像配準(zhǔn)方法進(jìn)一步限定，在本實(shí)施方式中，所述步驟c中歸一化互信息測(cè)度值的計(jì)算公式為：其中，R為參考圖，F(xiàn)為浮動(dòng)圖，H(R)為參考圖的熵，H(R)為浮動(dòng)圖的熵，MI(R,F)為參考圖和浮動(dòng)圖的互信息，NCC(R,F)為參考圖和浮動(dòng)圖的歸一化互信息測(cè)度值。

具體實(shí)施方式四：結(jié)合圖5至圖9說(shuō)明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式是對(duì)具體實(shí)施方式一所述的一種基于邊緣歸一化互信息測(cè)度函數(shù)的圖像配準(zhǔn)方法進(jìn)一步限定，在本實(shí)施方式中，所述步驟d中邊緣歸一化互信息測(cè)度函數(shù)的計(jì)算公式為：

K(R',F')＝exp(1/sg(R',F')-1),

其中，R`為參考圖R和浮動(dòng)圖F的重疊區(qū)域中的參考圖R的邊緣圖像，F(xiàn)`為參考圖R和浮動(dòng)圖F的重疊區(qū)域中的浮動(dòng)圖F的邊緣圖像，為R`的平均值，為F`的平均值，NSAM(R,F)為基于參考圖R和浮動(dòng)圖F的邊緣歸一化互信息測(cè)度函數(shù)。

在本實(shí)施方式中，通過(guò)對(duì)四種互信息測(cè)度函數(shù)曲線(如圖5所示)的對(duì)比，通過(guò)對(duì)圖5中四種互信息測(cè)度函數(shù)曲線分別加載0.5的椒鹽噪聲(如圖6所示)的對(duì)比，通過(guò)對(duì)圖5中四種互信息測(cè)度函數(shù)曲線分別加載0.2的椒鹽噪聲(如圖7所示)的對(duì)比，通過(guò)對(duì)圖5中四種互信息測(cè)度函數(shù)曲線分別加載0.5的高斯噪聲(如圖8所示)的對(duì)比，以及通過(guò)對(duì)圖5中四種互信息測(cè)度函數(shù)曲線分別加載0.2的高斯噪(如圖9所示)的對(duì)比，能夠確定本實(shí)施方式所述的一種基于邊緣歸一化互信息測(cè)度函數(shù)的圖像配準(zhǔn)方法使得最后的測(cè)度函數(shù)曲線更加光滑、極值點(diǎn)更加尖銳，因此圖像配準(zhǔn)精度更高。

雖然在本文中參照了特定的實(shí)施方式來(lái)描述本發(fā)明，但是應(yīng)該理解的是，這些實(shí)施例僅僅是本發(fā)明的原理和應(yīng)用的示例。因此應(yīng)該理解的是，可以對(duì)示例性的實(shí)施例進(jìn)行許多修改，并且可以設(shè)計(jì)出其他的布置，只要不偏離所附權(quán)利要求所限定的本發(fā)明的精神和范圍。應(yīng)該理解的是，可以通過(guò)不同于原始權(quán)利要求所描述的方式來(lái)結(jié)合不同的從屬權(quán)利要求和本文中所述的特征。還可以理解的是，結(jié)合單獨(dú)實(shí)施例所描述的特征可以使用在其他所述實(shí)施例中。