一种快照光谱成像中基于模板的阵列图像配准方法

摘要

一种快照光谱成像中基于模板的阵列图像配准方法属于光谱成像技术领域，具体涉及一种图像快速配准方法；该方法以透镜阵列为核心的成像系统对预定模板成像，提取每个子透镜对应的模板子图；以处于透镜阵列中心的子透镜对应的模板子图作为参考图，标定其它所有模板子图，取得标定数据；将所有模板子图相对于参考图做仿射变换，将仿射变换参数作为系统的配准参数矩阵；以透镜阵列为核心的成像系统对目标进行成像，提取CCD采集的每个子透镜对应的目标子图；利用配准参数矩阵对目标子图进行一对一变换，得到配准后的目标子图；利用配准后的目标子图计算得到目标光谱数据立方；本发明不仅可以提高配准速度，而且可以提高配准精度。

说明书

技术领域

 一种快照光谱成像中基于模板的阵列图像配准方法属于光谱成像技术领域，具体涉及一种图像快速配准方法。

背景技术

干涉成像是获得目标光谱的重要手段之一。快照式干涉成像光谱仪通过引入透镜阵列使得干涉成像可以不通过扫描的形式就可以直接获得目标的三维数据集，极大的缩减采集时间。

在快照式干涉成像光谱仪中，通过透镜阵列采集的图像由于透镜制作工艺存在缺陷，成像光路不均匀等原因，所获得的子图阵列或多或少存在着一些偏移、由镜头球差等原因照成不同区域的子图产生一些等效的位移、偏转、畸变等，这使得在提取子图中对应点的干涉图时，由于在每一个子图中同一坐标的像素点并不一定对应物体的同一点，这样提取出来的干涉图就存在偏差，会很大程度的降低光谱仪的精度。

通过有效的配准手段可以使得每一个子图同一个坐标的点对应的目标的点尽量靠近甚至重合，这样提出来的每个点的干涉图精度就会大大提高。但是传统的配准手段通过相对于子图两两配准，不仅计算量很大，配准运算时间长，限制了图像的配准速度；而且对于不同的图像，由于具体信息的多样性，使得精度难以提高。

发明内容

为了提高图像配准速度，本发明设计了一种基于模板的阵列图像配准方法，该配准方法不仅可以提高配准速度，而且可以提高配准精度。

本发明的目的是这样实现的：

一种快照光谱成像中基于模板的阵列图像配准方法，包括以下步骤：

a、以透镜阵列为核心的成像系统对预定模板进行成像，提取CCD采集的每个子透镜对应的模板子图；

b、以处于透镜阵列中心的子透镜对应的模板子图作为参考图，标定除参考图外的其它所有模板子图，取得标定数据；

c、根据步骤b得到的标定数据，将所有模板子图相对于参考图做仿射变换，将仿射变换参数作为系统的配准参数矩阵；

d、以透镜阵列为核心的成像系统对目标进行成像，提取CCD采集的每个子透镜对应的目标子图；

e、利用步骤c得到的配准参数矩阵对步骤d得到的目标子图进行一对一变换，得到配准后的目标子图；

f、利用步骤e得到的配准后的目标子图计算得到目标光谱数据立方。

上述快照光谱成像中基于模板的阵列图像配准方法，步骤a所述的预定模板，具有黑色基底、白色网格线和用于编码的±45°斜线段。

上述快照光谱成像中基于模板的阵列图像配准方法，步骤b所述的标定数据为步骤a所述的预定模板编码后的特征网格点、其它网格点和网格线的位置数据。

上述的快照光谱成像中基于模板的阵列图像配准方法，步骤c所述的配准参数矩阵重复调用。

上述快照光谱成像中基于模板的阵列图像配准方法，步骤c具体为：根据步骤b得到的标定数据，将所有模板子图中的网格点相对于参考图的网格点做仿射变换，将变换数据作为系统的配准参数矩阵。

上述快照光谱成像中基于模板的阵列图像配准方法，步骤e所述的一对一变换的规则为，将透镜阵列中其中一个子透镜所成像的模板子图相对于参考图的仿射变换参数作用于该子透镜所成像的目标子图。

有益效果：

1、配准模板可以根据不同的应用情况特殊设计，通过先对模板而非直接对目标进行配准，并且预先将模板的配准参数矩阵存储起来，并用该参数矩阵直接对采集的目标图像进行变形，大大减少了配准的时间，同时免掉了对复杂目标的繁琐配准过程。

2、同时采用了模板配准，获得配准参数更为方便且更加精确，可以有效的提高配准的精度。

附图说明

图1是本发明快照光谱成像中基于模板的阵列图像配准方法流程图。

图2是预定模板示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明具体实施方式作进一步详细描述。

本实施例的快照光谱成像中基于模板的阵列图像配准方法，流程图如图1所示，该方法包括以下步骤：

a、以透镜阵列为核心的成像系统对预定模板进行成像，提取CCD采集的每个子透镜对应的模板子图；

所述的预定模板，具有黑色基底、白色网格线和用于编码的±45°斜线段，预定模板的示意图如图2所示；

b、以处于透镜阵列中心的子透镜对应的模板子图作为参考图，标定除参考图外的其它所有模板子图，取得标定数据；

所述的标定数据为步骤a所述的预定模板编码后的特征网格点、其它网格点和网格线的位置数据；

c、根据步骤b得到的标定数据，将所有模板子图相对于参考图做仿射变换，将仿射变换参数作为系统的配准参数矩阵；

所述的配准参数矩阵可以重复调用；

步骤c具体为：根据步骤b得到的标定数据，将所有模板子图中的网格点相对于参考图的网格点做仿射变换，将变换数据作为系统的配准参数矩阵；

d、以透镜阵列为核心的成像系统对目标进行成像，提取CCD采集的每个子透镜对应的目标子图；

e、利用步骤c得到的配准参数矩阵对步骤d得到的目标子图进行一对一变换，得到配准后的目标子图；

所述的一对一变换的规则为，将透镜阵列中其中一个子透镜所成像的模板子图相对于参考图的仿射变换参数作用于该子透镜所成像的目标子图。

本发明不局限于上述最佳实施方式，任何人应该得知在本发明的启示下作出的结构变化或方法改进，凡是与本发明具有相同或相近的技术方案，均落入本发明的保护范围之内。