基于Demons算法的图像配准研究 5.10_修改

基于Demons算法的图像配准研究

摘要

图像配准实质上是评价两幅图或多幅图像的相似性以确定同名点的过程，其作为图像处理中的一个基本问题，同时也是众多图像分析和处理任务的关键步骤，被广泛应用于医学、军事、遥感、计算机视觉等众多领域，严格地说, 图像配准问题就是将位于不同坐标系下同一场景的二幅或多幅图像,寻找一种特定的最优几何变换,将两幅或多幅图像变换到同一坐标系的过程。图像配准算法则是设法建立两幅或多幅图像之间的对应关系，确定相应几何变换参数，对两幅图像中的一幅进行几何变换的方法，是图像配准最关键的技术，直接决定图像配准的准确性。本文在学习了解了现有的图像配准算法后，主要针对重要的图像配准算法—Demons算法，通过研究原始Demons算法、Active Demons算法和Symmetric Demons算法的基本原理和各自在图像配准中的应用，对三种算法的性能进行对比分析，确定三种算法的优缺点，进而找到影响图像配准结果的根本原因。

关键词：图像配准原始的Demons算法Active Demons算法Symmetric Demons算法

Abstract

Image registration is to determine corresponding point evaluation two pictures or images virtually, as a basic problem of image processing, meanwhile, it is also the key steps of many image analysis and processing tasks. It is widely used in medical, military, remote sensing, computer machine vision fields. Strictly speaking, the problem of image registration is finding a certain optimal geometric transformation to make two or more images in different coordinate systems transform into the same coordinate system. Image registration algorithm is trying to establish the correspondence between two or more images, determining the corresponding geometric parameters. It is the key of image registration It also directly determines the accuracy of image registration. On the base of understanding of the existing image registration algorithms .The

paper mainly study the basic principles of the original Demons algorithm, Active Demons algorithm and Symmetric Demons algorithm and their application in image registration. By comparing the performance of the three algorithms in image registration process we can determine the advantages and disadvantages of the three algorithms and to find the fundamental effect of image registration.

Key words: image registration, the original Demons algorithm , Active Demons algorithm ,Symmetric Demons algorithm

1、绪论

1.1 图像配准的研究意义

近年来，伴随着现代科学技术的迅速发展和各种新型图像捕获仪器的不断涌现，我们获取图像数据的能力不断提高，各式各样的图像也充满了我们的生活。由于不同物理特性的图像获取器所产生的图像不断增多，同一场景往往可以获得大量不同光谱、不同时相、不同尺度的多源图像数据信息。在利用多源图像信息进行目标识别、目标变化检测、数据融合、等多源协同处理工作之前，都必须进行多源图像配准工作，因此，图像配准工作不仅仅是图像处理的一个基本问题，同时也是多个领域中各种图像处理过程中的一个必要的前期预处理工作，其配准精度的高低直接影响到后续应用效果的好坏。所以，如何对图像进行快速的、高精度的配准多年以来就是图像处理领域的一个热点与重点，也是科研工作者们非常感兴趣的一个领域。

本文主要针对图像配准技术中的demons算法及其改进算法Active demons 算法和Symmetric demons在图像配准中的表现进行研究，并应用实例进行对比分析，从而分析它们在应用中的优缺点，找出影响配准结果的根本原因。因此，本论文对于完善配准理论、拓展demons算法的配准应用领域等都具有重要的理论和实践意义。

1.2 图像配准的国内外现状

目前,图像配准已经成为科学研究的一个热点问题,近年来国内外许多研究学者深入的研究了图像的配准技术，也提出来了大量的配准算法。随着图像配准的不断发展，对于图像配准的具体要求也不断提高，新技术，新理论也就不断地产生。

图像配准最早是在七十年代美国从事的飞行器辅助导航系统、武器投射系统的末制导以及寻地等应用研究中被提出来。随后，科研工作者们就对图像配准进行了深入细致的研究，提出了大量的配准技术，也产生了大量的图像配准方面的文献。八十年代后，大量配准技术的研究就已经在遥感领域，模式识别，医学诊断，自动导航，计算机视觉等很多不同领域中如火如荼的进行着。各个领域的配准技术都是对各自具体的应用背景结合实际情况量身订制的技术。但是不同领域的配准技术之间在理论方法上又具有很大的相似性,从而使得在某领域的配准技