第17卷第6期
2005年6月
计算机辅助设计与图形学学报
JOURNAl。OF
COMPUTER—AIDED
DESIGN&COMPUTER
GRAPHICS
V01.17.NO.6
June,2005
插值和相位相关的图像亚像素配准方法
刘卫光k扪
崔江涛2’ 周利华2’
¨(西安邮电学院计算机系
西安710061)
2’(西安电子科技大学多媒体研究所西安710071)
(1wg@rnti.xidian.edu.cn)
摘要首先利用线性整数插值和降采样图像傅里叶变换原理,证明了文中方法的正确性;然后给出了亚像素配准
过程,并对误差进行理论分析;最后通过多光谱图像和人工图像的配准对该方法进行实验验证.实验结果表明:文中
方法具有亚像素级的配准精度.
关键词亚像素配准;交叉能量谱;三线性插值;降采样;相位相关
中图法分类号TP391.41
Subpixel
Registration
Based
on
Interpolation
and
Extension
Phase
Correlation
Liu
Weiguan91'2)Cui
J
iangta02)Zhou
Lihua2)
1’(Department
o,Computer,Xi’an
Institute
ofPost
and
Yelecommunication,xi’Ⅱ”710061)
2’(Multimedia
Technology
Institute,Xidian
University,xi’an
710071)
Abstract
Theoretical
deduction
is
given
to
show
the
correctness
of
our
approach
based
on
the
principle
of
integer
interpolation
and
Fourier
transform
for
under—sampled
image.Subpixel
registration
algorithm
and
its
error
analysis
for
under:sampled
image
are
presented.Experiment
results
of
multi—spectral
and
simulated
images
show
that
our
scheme
has
overcome
the
drawback
of
classic
phase
correlation,good
results
have been
obtained
for
subpixel
translation
estimation
of
images
of
different
spectral
bands.
Key
words
subpixel
registration;cross
power
spectrum;tri—linear
interpolation;under—sample;phase
correlation
1
引
言
多源图像融合是图像理解和计算机视觉系统中
获得综合信息的重要手段,其应用范围日益广泛,多
源图像信息融合已经成为国内外的研究热点.图像
序列或多光谱图像的分析以及融合的前提条件是完
成图像的精确配准,已有的研究成果在文献[1]中给
出了详细的分类.但是这些方法多是基于像素级
的,卫星遥感图、多光谱图和医学图像则需要更精确
的配准.对于图像处理的许多工作,如运动分析、视
频压缩、图像增强和立体视觉同样需要高精度的匹
配,即达到亚像素级.研究人员对于亚像素配准方
法的研究较少,近年来的研究主要可以分成以下几
类:插值方法心J的精度取决于插值算法的质量;梯
收稿日期:2003
12
10;修回日期:2004
04 20
基金项目:“十五”国防科技(电子)预研项目(413160501)
度方法的前提条件是图像亮度保持不变,微分算子
对光照度较为敏感,另外还伴有孔径效应∞1;优化
方法的原理可归结为求关于配准参数最小化的代价
函数问题,可以适用于多光谱图像及亮度变化的配
准,但是该方法复杂度较高H
o;最大互信息方法的
原理是当两幅图像达到最佳配准位置时,它们对应
的灰度互信息为最大,由于对多源图像之间无需先
验假设和预处理,因此引起关注.文献[5]给出的方
法缩短了优化过程,避免了局部极值,但配准需要进
行人工干预选取特征点.
本文采用不产生分数灰度值的三次线性插值技
术、结合扩展频域相位相关方法对光照度变化的多
源图像进行自动配准.首先对源图进行放大过采
样,然后通过频域相位相关方法进行多相位分解,
解得图像之间的配准关系.在配准过程中采用三次
万方数据