数字图像处理---图像配准

图像配准是数字图像处理的一种重要应用，用于对齐两幅或多幅相同场景的图片。

图像配准需要输入图像与参考图像。输入图像是我们希望变换的图像，参考图像是想要配准输入图像的图像。如：

图像配准的主要方法是使用约束点，输入图像产生输出图形的特定变换通常是不知道，所以需要估计变换函数，而估计变换函数问题是建模问题之一。

基于双线性近似的简单模型：

x = c₁v + c₂w + c₃vw + c₄;

y = c₅v + c₆w + c₇vw + c₈;

(v,  w)和(x, y)分别是输入图像和参考图像中约束点的坐标。如果在两幅图像中有四对相应的约束点，则可以解出8个未知参数。这样构成简单模型，从而可以把一幅图像的像素变换为另一幅图像的像素位置。

当然可以选择更复杂的模型，如最小均方算法等。

图像配准示例代码：

1、读入参考图像和要配准的输入图像

I_base = imread('D:\图像处理\image\lena1.jpg');
I_in = imrotate(I_base,30);
subplot(121)
imshow(I_base(:,:,1))
title('参考图片')
subplot(122)
imshow(I_in(:,:,1))
title('输入图片')

结果：

 

2、标准基准点对，将其保存至工作空间。

利用matlab提供的cpselect函数可以交互式地选择基准点。在命令行中按照以下方式调用cpselect启动交互工具

>>  cpselect(I_in(:,:,1),I_base(:,:,1));

在该control point select窗口中，点击tool里面的add point一项进行手工标注点（交互式标点），然后在file菜单里export  points to workspace 即可输出表定点的坐标位置。

注意：调用cpselect（）函数要将需要配准的图像作为第一参数，将基准图像作为后一个参数。并且cpselect只接受灰度图像，如果需要处理RGB彩色图像，可以只给CPselect函数传递一个图像的层。

根据之前得到的控制点对坐标,利用cp2tform函数可以计算变换的参数。将基准点对作为输入传递给cp2tform，选择一种适当的变换类型，cp2tform函数就能确定该类型变换所需的参数，实际上相当于一种数据拟合。cp2tform函数寻找能够拟合控制点对的变换参数，返回一个TFORM的结构的几何变换结构，其中包括几何变换的类型和参数

tform = cp2tform(movingPoints1,fixedPoints1,'affine');
I_out = imtransform(I_in,tform);
figure
subplot(121)
imshow(I_base);
title('参考图像');
subplot(122)
imshow(I_out);
title('输出图像');

最终结果：

 

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