JP7614670B2 - Fast image registration method and apparatus for multispectral cameras - Google Patents
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Description
本発明は、マルチスペクトル画像の処理分野に属し、特にマルチスペクトルカメラ向けの高速画像レジストレーション方法及び装置に関する。 The present invention belongs to the field of multispectral image processing, and in particular to a method and apparatus for high-speed image registration for multispectral cameras.
従来のシングルセンサビデオカメラはベイヤーフォーマットで画像収集を行い、各画素点がRGBの3つの成分のうちの1つの成分のみを収集し、他の2つの成分に対して近傍の画素点情報に基づいて補間推定を行うため、実際に取得された画像に一定の色歪みが存在する。色再現性が高い画像形成効果を取得するために、マルチスペクトルカメラは分光プリズムシステムを用い、光を複数の帯域に分け、マルチセンサでそれぞれ収集し、個別に画像形成する。物理的な画像形成光路の影響を受けるため、サブスペクトル帯域画像の間にパラメータ化可能なオフセットが存在し、トゥルーカラー画像を融合して生成するためにレジストレーションを必要とする。レンズ補正システムはサブスペクトル帯域画像の間の初期オフセットを大幅に改善することができるが、カメラの使用過程で、物理的な振動、温度変化等の実際の制御不可能な要因により、補正後のサブスペクトル帯域画像に二次オフセットが発生する。このような二次オフセットはランダムに発生し、発生確率が大きく、補正システムによって完全に除去されることは困難であり、生成される画像の色再現性を確保するために、ソフトウェアアルゴリズム補助で迅速な校正を行う必要がある。 Traditional single-sensor video cameras collect images in the Bayer format, with each pixel point collecting only one of the three components of RGB, and the other two components undergo interpolation estimation based on the information of nearby pixel points, so that there is a certain color distortion in the actually captured image. In order to obtain an image formation effect with high color reproducibility, multispectral cameras use a spectral prism system to divide light into multiple bands, which are collected by multi-sensors and image-formed separately. Due to the influence of the physical image formation light path, there exists a parameterizable offset between the subspectral band images, which requires registration to fuse and generate a true color image. Although the lens correction system can greatly improve the initial offset between the subspectral band images, in the process of using the camera, secondary offsets will occur in the subspectral band images after correction due to actual uncontrollable factors such as physical vibration and temperature changes. Such secondary offsets occur randomly, have a large occurrence probability, and are difficult to completely eliminate by the correction system. In order to ensure the color reproducibility of the generated image, it is necessary to perform rapid calibration with the assistance of software algorithms.
サブスペクトル帯域画像のレジストレーションはマルチスペクトル画像のレジストレーション範囲に属する。一般的な画像レジストレーションとは異なり、異なるスペクトル帯域画像の間に局所的な輝度、コントラストの差異が存在するため、画像輝度でマルチスペクトル画像のレジストレーションを直接行うことは困難である。現在、学術界では相互情報量、局所正規化相関係数等の測度を目的関数として用い、2つの帯域画像間のレジストレーションパラメータに対して最適化求解を行う。このような測度の計算は複雑さが高く、時間がかかり、工業界に普及されにくい。 Registration of subspectral band images belongs to the scope of multispectral image registration. Unlike general image registration, there are local brightness and contrast differences between different spectral band images, making it difficult to directly register multispectral images using image brightness. Currently, in the academic world, measures such as mutual information and local normalized correlation coefficient are used as objective functions to optimize the registration parameters between two band images. The calculation of such measures is complex and time-consuming, making them difficult to be adopted in industry.
マルチスペクトルカメラのサブスペクトル帯域の高速画像レジストレーション問題を解決するために、本発明はマルチスペクトルカメラ向けの高速画像レジストレーション方法及び装置を提供する。本発明は正規化全勾配をレジストレーションパラメータ求解の測度として用い、該測度は画像勾配特徴に基づいて計算するものであり、計算コストが低く、速度が速いという特徴を有する。しかし、正規化全勾配目標には収束領域が小さいという問題が存在し、最適化結果を最適解に迅速に収束させるには比較的良い初期値パラメータを必要とする。このため、本発明はグリッドブロックに基づくオフセット推定、非平滑化グリッドオフセットに基づくグローバルレジストレーションパラメータ初期値フィッティング技術を用いて、レジストレーションパラメータ初期値に対して迅速な求解を行う。次に初期値パラメータを正規化全勾配に基づくレジストレーションパラメータオプティマイザに送信し、レジストレーションパラメータに対して微調整及び最適化を行う。マルチスペクトル画像の局所輝度、コントラスト差異による影響を減軽させ、グリッドブロックオフセット推定の精度を確保するために、グリッドブロックのオフセット推定はロバスト勾配特徴に基づく位相相関アルゴリズムを用いる。同類のレジストレーション方法に比べて、本発明の方法はより高いレジストレーション精度、より速いレジストレーション速度を有する。 To solve the problem of high-speed image registration of the sub-spectral band of a multispectral camera, the present invention provides a method and apparatus for high-speed image registration for a multispectral camera. The present invention uses the normalized total gradient as a measure for solving the registration parameters, which is calculated based on the image gradient feature, and has the characteristics of low calculation cost and high speed. However, the normalized total gradient target has a problem of a small convergence region, and requires relatively good initial value parameters to quickly converge the optimization result to the optimal solution. Therefore, the present invention uses a grid block-based offset estimation and a global registration parameter initial value fitting technique based on a non-smooth grid offset to quickly solve the registration parameter initial value. The initial value parameters are then sent to a registration parameter optimizer based on the normalized total gradient to fine-tune and optimize the registration parameters. In order to reduce the influence of local brightness and contrast differences in the multispectral image and ensure the accuracy of the grid block offset estimation, the grid block offset estimation uses a phase correlation algorithm based on the robust gradient feature. Compared with similar registration methods, the method of the present invention has higher registration accuracy and faster registration speed.
本発明の目的は以下の技術的解決手段によって実現される。 The object of the present invention is achieved by the following technical solutions:
本明細書の第1態様によれば、マルチスペクトルカメラ向けの高速画像レジストレーション方法を提供し、該方法は、 マルチスペクトルカメラにより収集されたマルチスペクトル帯域画像のうちの1つの帯域を参照画像として選択し、残りの帯域をレジストレーション対象画像とし、参照画像及びレジストレーション対象画像のロバスト勾配特徴をそれぞれ計算するステップS1と、 参照画像及びレジストレーション対象画像のロバスト勾配特徴マップをグリッドでブロック化し、非平滑化グリッドを選択するステップS2と、 非平滑化グリッドのオフセット量を位相相関アルゴリズムで計算するステップS3と、 非平滑化グリッドのグリッドオフセット量に基づいてグローバルレジストレーションパラメータ初期値をフィッティングするステップS4と、 レジストレーションパラメータ初期値を正規化全勾配に基づくオプティマイザに送信し、勾配降下法で反復して正確なレジストレーションパラメータを求めるステップS5と、 ステップS5で得られたレジストレーションパラメータをレジストレーション対象画像に応用して、正確にレジストレーションされた画像結果を取得するステップS6を含む。 According to a first aspect of the present specification, a method for fast image registration for a multispectral camera is provided, the method comprising the steps of: selecting one band of a multispectral band image collected by a multispectral camera as a reference image, and the remaining bands as images to be registered, and calculating robust gradient features of the reference image and the image to be registered, respectively; blocking the robust gradient feature maps of the reference image and the image to be registered with a grid, and selecting a non-smooth grid; calculating an offset amount of the non-smooth grid by a phase correlation algorithm; fitting an initial global registration parameter value based on the grid offset amount of the non-smooth grid; sending the initial registration parameter value to an optimizer based on a normalized total gradient, and iterating through a gradient descent method to obtain accurate registration parameters; and applying the registration parameters obtained in step S5 to the image to be registered to obtain an accurately registered image result.
更に、ステップS1は具体的に、 参照画像をf(x,y)と記し、f(x,y)のロバスト勾配特徴マップg(x,y)の計算表現式は以下のとおりであり、
更に、ステップS2では、ステップS1で得られた参照ロバスト勾配特徴マップ及びレジストレーション対象ロバスト勾配特徴マップに対して規則的なグリッドによるブロック化を行う。 Furthermore, in step S2, the reference robust gradient feature map and the registration target robust gradient feature map obtained in step S1 are blocked using a regular grid.
更に、ステップS2では、非平滑化グリッドの選択は具体的に以下のとおりであり、 サブステップS21では、ロバスト勾配特徴グリッド画像のトレーニングデータセットを作成し、すなわちロバスト勾配特徴グリッド画像セットを構築し、グリッド画像に対してカテゴリをラベル付けし、平滑化グリッド画像をカテゴリ0としてラベル付けし、非平滑化グリッド画像をカテゴリ1としてラベル付けし、 サブステップS22では、平滑化及び非平滑化グリッド分類器をトレーニングし、 サブステップS23では、トレーニングされた分類器でグリッドを分類し、非平滑化グリッドを選択する。
Furthermore, in step S2, the selection of the non-smooth grid is specifically as follows: in sub-step S21, a training dataset of robust gradient feature grid images is created, i.e., a robust gradient feature grid image set is constructed, and categories are labeled for the grid images, where the smooth grid image is labeled as
更に、ステップS3では、オフセット量の計算は具体的に以下のとおりであり、 サブステップS31、ステップS2で得られた非平滑化グリッドの参照ロバスト勾配特徴マップ及びレジストレーション対象ロバスト勾配特徴マップに対して2次元フーリエ変換を行い、参照グリッド画像及びレジストレーション対象グリッド画像の2次元フーリエ変換結果を取得し、 サブステップS32では、2次元フーリエ変換結果でコンベンショナル化クロスパワースペクトル密度を計算し、 サブステップS33では、コンベンショナル化クロスパワースペクトル密度に対して2次元フーリエ逆変換を行い、相互相関特徴マップを取得し、 サブステップS34では、最大相互相関値に対応する局所座標を非平滑化グリッドのオフセット量として取得する。 Furthermore, in step S3, the offset amount is specifically calculated as follows: Sub-step S31 performs a two-dimensional Fourier transform on the reference robust gradient feature map and the registration target robust gradient feature map of the non-smooth grid obtained in step S2 to obtain the two-dimensional Fourier transform results of the reference grid image and the registration target grid image; Sub-step S32 calculates a conventionalized cross power spectral density using the two-dimensional Fourier transform result; Sub-step S33 performs a two-dimensional inverse Fourier transform on the conventionalized cross power spectral density to obtain a cross-correlation feature map; and Sub-step S34 obtains the local coordinates corresponding to the maximum cross-correlation value as the offset amount of the non-smooth grid.
更に、ステップS4では、グローバルレジストレーションパラメータ初期値をフィッティングすることは以下のサブステップを含み、 サブステップS41では、レジストレーションパラメータ線形方程式系を構築し、i番目の非平滑化グリッド中心のグローバル座標を
と記し、ステップS3で得られた対応するオフセット量を
とし、求めるべきレジストレーションパラメータ初期値行列を
と記し、
は実数体を示し、座標変換関係に基づいて次のようになり、
を取得し、Dはグリッド中心のグローバル座標行列であり、
はオフセット量行列であり、 サブステップS42では、行列方程を解いて、レジストレーションパラメータ初期値行列
を取得し、Tは転置操作を示し、
は逆行列を求める操作を示す。
Further, in step S4, fitting the initial global registration parameters includes the following sub-steps: in sub-step S41, construct a linear equation system for the registration parameters and calculate the global coordinates of the i-th non-smooth grid center as
and the corresponding offset amount obtained in step S3 is written as
The registration parameter initial value matrix to be calculated is
He wrote,
denotes the field of real numbers, and based on the coordinate transformation relations,
where D is the grid-centered global coordinate matrix,
is an offset amount matrix, and in sub-step S42, the matrix equation is solved to obtain the registration parameter initial value matrix
where T denotes the transposition operation,
indicates the operation of finding the inverse matrix.
更に、ステップS5は具体的に以下のとおりであり、 サブステップS51では、ステップS4で得られたレジストレーションパラメータ初期値を正規化全勾配に基づくオプティマイザの初期値パラメータとし、 サブステップS52では、参照画像とレジストレーション対象画像の正規化全勾配を目的関数として、最適化問題を構築し、勾配降下法でレジストレーションパラメータに対して反復最適化を行い、 サブステップS53では、最適化後のレジストレーションパラメータを出力する。 Furthermore, step S5 is specifically as follows: In sub-step S51, the registration parameter initial values obtained in step S4 are set as the initial parameter of an optimizer based on the normalized total gradient; in sub-step S52, an optimization problem is constructed using the normalized total gradient of the reference image and the image to be registered as the objective function, and iterative optimization of the registration parameters is performed using the gradient descent method; and in sub-step S53, the optimized registration parameters are output.
更に、サブステップS52は具体的に以下のとおりであり、 サブステップS521では、現在のレジストレーションパラメータ
を計算し、上付き文字tはt回目の反復を示し、
はt回目の反復のパラメータ調整量を示し、 サブステップS522では、現在のレジストレーションパラメータ
をレジストレーション対象画像f′(x,y)に応用し、(x,y)は画像のグローバル座標であり、レジストレーション対象画像f′(x,y)に対して座標変換を行って
を取得し、
はレジストレーション対象画像の座標変換後の新座標であり、 サブステップS523では、座標変換後のレジストレーション対象画像
と参照画像f(x,y)の正規化全勾配のレジストレーションパラメータに対する勾配を計算して、パラメータ調整量
を取得し、 サブステップS524では、サブステップS521に戻り、反復終了条件を満たすまで続け、前記反復終了条件は反復回数が設定された最大反復回数を超えることである。
Further, sub-step S52 is specifically as follows: In sub-step S521, the current registration parameters
where the superscript t indicates the t-th iteration,
indicates the parameter adjustment amount for the t-th iteration, and in substep S522, the current registration parameters
is applied to the registration target image f'(x, y), where (x, y) is the global coordinate of the image, and a coordinate transformation is performed on the registration target image f'(x, y) to obtain
Get
are new coordinates after the coordinate transformation of the registration target image, and in sub-step S523, the registration target image after the coordinate transformation is
Calculate the gradient of the normalized total gradient of the reference image f(x, y) with respect to the registration parameters, and
In sub-step S524, the process returns to sub-step S521 and continues until an iteration end condition is met, which is that the iteration number exceeds a set maximum iteration number.
更に、ステップS6は具体的に以下のとおりであり、 サブステップS61では、ステップS5で得られたレジストレーションパラメータに基づいてレジストレーション対象画像に対して座標変換を行って、目的画素位置を取得し、 サブステップS62では、目的画素位置に基づいてバイリニア補間アルゴリズムで最終的な出力画像を取得する。 Furthermore, step S6 is specifically as follows: in sub-step S61, coordinate transformation is performed on the registration target image based on the registration parameters obtained in step S5 to obtain the target pixel position, and in sub-step S62, the final output image is obtained using a bilinear interpolation algorithm based on the target pixel position.
本明細書の第2態様によれば、マルチスペクトルカメラ向けの高速画像レジストレーション装置を提供し、メモリと、1つ又は複数のプロセッサを含み、前記メモリに実行可能なコードが記憶されており、前記プロセッサは前記実行可能なコードを実行するときに、第1態様に記載のマルチスペクトルカメラ向けの高速画像レジストレーション方法を実施することに用いられる。 According to a second aspect of the present specification, there is provided a high-speed image registration device for a multispectral camera, the device including a memory and one or more processors, executable code stored in the memory, the processor being used to implement the high-speed image registration method for a multispectral camera described in the first aspect when executing the executable code.
本発明は以下の有益な効果を有する。 The present invention has the following beneficial effects:
1.本発明はグリッド化のロバスト勾配特徴マップを利用し、マルチスペクトルカメラ画像のレジストレーションパラメータ初期値の迅速な推定問題を効果的に解決する。 1. The present invention utilizes a robust gradient feature map of gridding to effectively solve the problem of rapid estimation of initial registration parameters for multispectral camera images.
2.本発明は改良後の正規化全勾配に基づくレジストレーションパラメータオプティマイザを利用して、マルチスペクトル画像の高速精密化レジストレーション問題を解決する。 2. We use an improved normalized total gradient based registration parameter optimizer to solve the fast refinement registration problem of multispectral images.
本願の技術的解決手段をよりよく理解するために、以下、図面を参照して本願の実施例を詳細に説明する。 In order to better understand the technical solution of the present application, the embodiments of the present application are described in detail below with reference to the drawings.
明らかなように、説明される実施例は単に本願の一部の実施例であり、全部の実施例ではない。本願の実施例に基づいて、当業者が創造的な労働を必要とせずに取得するすべての他の実施例は、いずれも本願の保護範囲に属する。 As is clear, the described embodiments are merely some of the embodiments of the present application, but not all of the embodiments. Based on the embodiments of the present application, all other embodiments that a person skilled in the art can obtain without creative labor fall within the scope of protection of the present application.
マルチスペクトルカメラは分光デバイスを用いて、入力した可視光を複数のスペクトル帯域に分け、次に独立したCCDセンサでフル解像度サブスペクトル帯域画像を収集する。物理的な画像形成光路が実際の使用環境の温度変換、振動等の制御不可能な要因の影響を受けるため、サブスペクトル帯域画像の間にパラメータ化可能なオフセットが存在する。レジストレーションパラメータを推定するために、本発明はマルチスペクトルカメラ向けの高速画像レジストレーション方法を提案する。図1、図2に示すように、該方法は以下のステップS1~S6を含む。 A multispectral camera uses a spectroscopic device to split the input visible light into multiple spectral bands, and then collects full-resolution sub-spectral band images with independent CCD sensors. Since the physical image-forming optical path is affected by uncontrollable factors such as temperature change, vibration, etc. in the actual usage environment, there exists a parameterizable offset between the sub-spectral band images. To estimate the registration parameters, the present invention proposes a fast image registration method for multispectral cameras. As shown in Figures 1 and 2, the method includes the following steps S1 to S6.
ステップS1では、マルチスペクトルカメラでターゲットシーン画像を収集して、マルチスペクトル帯域画像を取得する。そのうちの1つの帯域画像を参照画像として選択し、残りの帯域画像をレジストレーション対象画像とし、参照画像及びレジストレーション対象画像のロバスト勾配特徴をそれぞれ計算する。 In step S1, a multispectral camera collects target scene images to obtain multispectral band images. One of the band images is selected as a reference image, and the remaining band images are images to be registered. The robust gradient features of the reference image and the image to be registered are calculated, respectively.
1つの実施例では、ロバスト勾配特徴の計算方法を詳細に説明する。参照画像をf(x,y)と記し、参照画像のロバスト勾配特徴マップg(x,y)の計算表現式は以下のとおりであり、
で参照画像f(x,y)に対して2次元畳み込みを行って取得することができ、fy(x,y)はy方向のソーベル演算子
で参照画像f(x,y)に対して2次元畳み込みを行って取得することができる。
In one embodiment, the method of calculating the robust gradient feature will be described in detail. The reference image is denoted as f(x,y), and the calculation expression of the robust gradient feature map g(x,y) of the reference image is as follows:
The reference image f(x, y) can be obtained by performing two-dimensional convolution with f y (x, y), and f y (x, y) is the Sobel operator in the y direction.
It can be obtained by performing two-dimensional convolution on the reference image f(x, y).
レジストレーション対象画像をf′(x,y)と記し、レジストレーション対象画像のロバスト勾配特徴マップg′(x,y)の計算方法は参照画像と同じであり、計算表現式は以下のとおりであり、
ステップS2では、参照画像及びレジストレーション対象画像のロバスト勾配特徴マップをグリッドでブロック化し、非平滑化グリッドを選択する。 In step S2, the robust gradient feature maps of the reference image and the image to be registered are blocked into grids, and a non-smooth grid is selected.
1つの実施例では、ステップS1で得られた参照ロバスト勾配特徴マップ及びレジストレーション対象ロバスト勾配特徴マップに対して規則的なグリッドによるブロック化を行い、グリッドはサイズが
の矩形であり、H,Wは画像の高さ及び幅をそれぞれ示し、すなわち画像を100個のグリッド領域に規則的に分ける。
In one embodiment, the reference robust gradient feature map and the robust gradient feature map to be registered obtained in step S1 are blocked by a regular grid, and the grid has a size of
where H, W are the height and width of the image, respectively, i.e., the image is regularly divided into 100 grid regions.
1つの実施例では、以下の方式で非平滑化グリッドを選択する。 In one embodiment, the non-smooth grid is selected in the following manner:
サブステップS21では、ロバスト勾配特徴グリッド画像のトレーニングデータセットを作成し、すなわちロバスト勾配特徴グリッド画像セットを構築し、グリッド画像に対してカテゴリをラベル付けし、平滑化グリッド画像をカテゴリ0としてラベル付けし、非平滑化グリッド画像をカテゴリ1としてラベル付けし、 サブステップS22では、汎用分類器モデルで平滑化及び非平滑化グリッド分類器をトレーニングし、 サブステップS23では、トレーニングされた分類器でグリッドを分類し、非平滑化グリッドを選択する。
In substep S21, a training dataset of robust gradient feature grid images is created, i.e., a robust gradient feature grid image set is constructed, and categories are labeled for the grid images, with smooth grid images labeled as
ステップS3では、非平滑化グリッドのオフセット量を位相相関アルゴリズムで計算する。 In step S3, the offset of the non-smooth grid is calculated using a phase correlation algorithm.
1つの実施例では、オフセット量の計算は以下のサブステップS31~サブステップS34を含む。 In one embodiment, the calculation of the offset amount includes the following substeps S31 to S34:
サブステップS31では、S2で得られた非平滑化グリッドの参照ロバスト勾配特徴マップ及びレジストレーション対象ロバスト勾配特徴マップをpi及びqiとそれぞれ記し、iはi番目の非平滑化グリッドを示す。グリッド画像に対して2次元フーリエ変換
を行って、参照グリッド画像及びレジストレーション対象グリッド画像の2次元フーリエ変換結果
及び
を取得し、 サブステップS32では、コンベンショナル化クロスパワースペクトル密度
を計算し、
は
の共役結果を示し、 サブステップS33では、
に対して2次元フーリエ逆変換
を行って、相互相関特徴マップ
を取得し、 サブステップS34では、最大相互相関値に対応する局所座標
をi番目の非平滑化グリッドオフセット量として取得し、
はi番目の非平滑化グリッドの局所座標を示す。
In sub-step S31, the reference robust gradient feature map and the robust gradient feature map to be registered of the non-smooth grid obtained in S2 are denoted as p i and q i , respectively, where i denotes the i-th non-smooth grid.
The two-dimensional Fourier transform results of the reference grid image and the registration target grid image are
and
In sub-step S32, the conventionalized cross power spectral density
Calculate
teeth
In sub-step S33,
2D inverse Fourier transform for
Then, we obtain the cross-correlation feature map
In sub-step S34, the local coordinates corresponding to the maximum cross-correlation value are obtained.
is taken as the i-th non-smooth grid offset,
denotes the local coordinate of the i-th non-smooth grid.
ステップS4では、グリッドオフセット量に基づいてグローバルレジストレーションパラメータ初期値をフィッティングする。 In step S4, the initial global registration parameters are fitted based on the grid offset amount.
1つの実施例では、以下のステップによってグローバルレジストレーションパラメータ初期値をフィッティングする。 In one embodiment, the initial global registration parameters are fitted by the following steps:
サブステップS41では、レジストレーションパラメータに関する線形方程式系を構築し、i番目の非平滑化グリッド中心のグローバル座標を
と記し、ステップS3で得られた対応するオフセット量を
とし、求めるべきレジストレーションパラメータ初期値行列を
と記し、
は実数体を示し、座標変換関係に基づいて次のようになり、
を取得することができ、 グリッド中心のグローバル座標行列は
であり、オフセット量行列は
であり、Kは非平滑化グリッドの個数である。
In substep S41, a system of linear equations is constructed for the registration parameters, and the global coordinates of the i-th non-smooth grid center are calculated as
and the corresponding offset amount obtained in step S3 is written as
The registration parameter initial value matrix to be calculated is
He wrote,
denotes the field of real numbers, and based on the coordinate transformation relations,
and the global coordinate matrix at the grid center is
and the offset matrix is
where K is the number of non-smooth grids.
サブステップS42では、行列方程を解いて、レジストレーションパラメータ初期値行列
を取得することができ、Tは転置操作を示し、
は逆行列を求める操作を示す。
In sub-step S42, the matrix equation is solved to obtain the registration parameter initial value matrix
where T denotes the transposition operation,
indicates the operation of finding the inverse matrix.
ステップS5では、レジストレーションパラメータ初期値を、改良された正規化全勾配に基づくオプティマイザに送信し、最適化して正確なレジストレーションパラメータを求める。 In step S5, the initial registration parameters are sent to an improved normalized total gradient-based optimizer and optimized to obtain accurate registration parameters.
1つの実施例では、図3に示すように、以下の方式で最適なレジストレーションパラメータを求める。 In one embodiment, the optimal registration parameters are determined in the following manner, as shown in Figure 3:
参照画像とレジストレーション対象画像の正規化全勾配を、画像がレジストレーションされたか否かを判断する目的関数とする。画像が完全にレジストレーションされた場合、参照画像とレジストレーション対象画像との間の正規化全勾配は最も小さい。レジストレーション対象画像をf′(x,y)と記し、レジストレーションの目的は1つの最適なレジストレーションパラメータ
を探して、
を最も小さくすることであり、NTGは正規化全勾配関数であり、
はレジストレーション対象画像の座標変換後の新座標であり、即ち、
、
であり、
は行列Mのk行目l列目の元素値を示す。このとき、目的関数はMに関する非凸実数値関数であり、
と簡単に示すことができ、勾配降下法で反復して最適なレジストレーションパラメータを求め、反復式は
であり、上付き文字tはt回目の反復を示し、
はt回目の反復のパラメータ調整量を示す。本発明は勾配降下法で反復して最適なレジストレーションパラメータを求め、その計算の複雑さがより低く、計算速度がより速い。具体的に、パラメータ調整量は
であり、
は毎回の反復ステップサイズを示し、本実施例で
を取り、
はt回目の反復で、正規化全勾配関数NTGのMに関する導関数を示し、その計算式は以下のとおりであり、
は座標変換後のレジストレーション対象画像
が画素点(x,y)で勾配を求めることを示し、
の差分画像を示し、
は差分画像
の画素点(x,y)での二次勾配特徴値であり、
は座標変換後のレジストレーション対象画像
の画素点(x,y)での二次勾配特徴値であり、
、パラメータは
であり、
は差分画像
のx、y方向に沿う勾配をそれぞれ示し、fx′,fy′は座標変換後のレジストレーション対象画像
のx、y方向に沿う勾配をそれぞれ示し、
はx、y方向の勾配操作の随伴演算子をそれぞれ示し、それぞれ演算子
及び
で画像に対して2次元畳み込みを行って取得することができる。
The normalized total gradient of the reference image and the image to be registered is the objective function to determine whether the images are registered or not. If the images are perfectly registered, the normalized total gradient between the reference image and the image to be registered is the smallest. The image to be registered is denoted as f'(x,y), and the objective of registration is to find a single optimal registration parameter
Looking for,
where NTG is the normalized total gradient function,
are the new coordinates after the coordinate transformation of the image to be registered, i.e.
,
and
indicates the element value in the kth row and lth column of the matrix M. In this case, the objective function is a non-convex real-valued function of M,
It can be easily shown that the optimal registration parameters are found by iteratively using gradient descent, and the iterative formula is
where the superscript t denotes the t-th iteration,
denotes the parameter adjustment amount in the t-th iteration. The present invention iteratively obtains the optimal registration parameters by gradient descent, which has lower calculation complexity and faster calculation speed. Specifically, the parameter adjustment amount is
and
indicates the iteration step size, and in this embodiment
Take
denotes the derivative of the normalized total gradient function NTG with respect to M at the t-th iteration, and its calculation formula is as follows:
is the image to be registered after coordinate transformation
indicates that the gradient is found at pixel point (x, y),
shows the difference image of
is the difference image
is the quadratic gradient feature value at pixel point (x, y) of
is the image to be registered after coordinate transformation
is the quadratic gradient feature value at pixel point (x, y) of
, the parameters are
and
is the difference image
are the gradients in the x and y directions of the image to be registered after the coordinate transformation.
are the gradients along the x and y directions, respectively,
denote the adjoint operators of the gradient operations in the x and y directions, respectively, and the operators
and
It can be obtained by performing two-dimensional convolution on the image.
以上より、ステップS5は具体的に以下のサブステップS51~サブステップS53を含む。 As described above, step S5 specifically includes the following substeps S51 to S53.
サブステップS51では、ステップS4で得られたレジストレーションパラメータ初期値を正規化全勾配オプティマイザの初期値パラメータ
とし、初期化パラメータ調整量は
であり、 サブステップS52では、参照画像とレジストレーション対象画像の正規化全勾配を目的関数として、最適化問題を構築し、勾配降下法でレジストレーションパラメータに対して反復最適化を行い、その具体的なステップは以下のサブステップS521~サブステップS524を含み、 サブステップS521では、現在のパラメータ
を計算し、 サブステップS522では、現在のパラメータ
をレジストレーション対象画像に応用し、レジストレーション対象画像f′(x,y)に対して座標変換を行って、
を取得し、 サブステップS523では、座標変換後のレジストレーション対象画像
と参照画像f(x,y)の正規化全勾配のレジストレーションパラメータに対する勾配
を計算して、パラメータ調整量
を取得し、 サブステップS524では、サブステップS521に戻り、反復終了条件を満たすまで続け、反復終了条件は反復回数が設定された最大反復回数Tを超えることであり、本実施例でT=6であり、 サブステップS53では、最適化後のレジストレーションパラメータを出力する。
In sub-step S51, the initial registration parameter values obtained in step S4 are normalized to the initial parameter values of the total gradient optimizer.
The amount of initialization parameter adjustment is
In sub-step S52, an optimization problem is constructed using the normalized total gradient of the reference image and the registration target image as an objective function, and the registration parameters are iteratively optimized by the gradient descent method. The specific steps include the following sub-steps S521 to S524: In sub-step S521, the current parameters
In substep S522, the current parameters
is applied to the registration target image, and a coordinate transformation is performed on the registration target image f′(x, y) to obtain
In sub-step S523, the registration target image after the coordinate transformation is obtained.
and the normalized total gradient of the reference image f(x, y) with respect to the registration parameters
Calculate the parameter adjustment amount
In sub-step S524, the process returns to sub-step S521 and continues until an iteration end condition is satisfied, which is that the iteration number exceeds a set maximum iteration number T, which is 6 in this embodiment. In sub-step S53, the optimized registration parameters are output.
ステップS6では、最適化後のレジストレーションパラメータをレジストレーション対象画像に応用して、正確にレジストレーションされた画像結果を取得する。 In step S6, the optimized registration parameters are applied to the registration target image to obtain an accurately registered image result.
1つの実施例では、ステップS6は具体的に以下のとおりであり、 サブステップS61では、ステップS5で得られたレジストレーションパラメータに基づいてレジストレーション対象画像f′(x,y)に対して座標変換を行って、目的画素位置
を取得し、 サブステップS62では、目的画素位置
に基づいて、バイリニア補間アルゴリズムで最終的な出力画像を取得する。
In one embodiment, step S6 is specifically as follows: In sub-step S61, a coordinate transformation is performed on the registration target image f'(x, y) based on the registration parameters obtained in step S5 to obtain a target pixel position f'(x, y).
In sub-step S62, the target pixel position is obtained.
Based on this, a bilinear interpolation algorithm is used to obtain the final output image.
実施効果の説明 Explanation of the implementation effects
表1に示すように、テストを経て、本発明に係るマルチスペクトルカメラ向けの高速画像レジストレーション方法は、同類の方法に比べて、速度が速く、精度が高い等の優位性を有する。テスト時に用いられる画像のサイズは480×640画素であり、アルゴリズムの実行に用いられるプロセッサは11th Gen Intel(R) Core(TM) i5-1135G7 @ 2.40GHz 2.42 GHzであり、メモリは16.0GBである。 As shown in Table 1, after testing, the high-speed image registration method for multispectral cameras according to the present invention has advantages such as faster speed and higher accuracy compared to similar methods. The size of the image used during testing is 480 x 640 pixels, the processor used to run the algorithm is 11th Gen Intel(R) Core(TM) i5-1135G7 @ 2.40GHz 2.42GHz, and the memory is 16.0GB.
(表1) テスト結果の比較表
(Table 1) Comparison of test results
図4~図7は本発明の実施効果の模式図である。図4及び図5はそれぞれ一実施例のレジストレーションなしの効果及びレジストレーション効果の模式図であり、図6及び図7はそれぞれ他の実施例のレジストレーションなしの効果及びレジストレーション効果の模式図である。本発明の高速レジストレーション方法によって校正すると、マルチスペクトルカメラにより合成されたカラー画像の色ずれ及びゴースト像の問題を大きく改善する。 Figures 4 to 7 are schematic diagrams of the effects of implementing the present invention. Figures 4 and 5 are schematic diagrams of the effects of no registration and registration in one embodiment, respectively, and Figures 6 and 7 are schematic diagrams of the effects of no registration and registration in another embodiment, respectively. When calibrated using the high-speed registration method of the present invention, the problems of color shift and ghost images in color images synthesized by a multispectral camera are greatly improved.
図8~図10は本発明の平滑化及び非平滑化グリッド分類器の出力効果の模式図であり、図8、図9及び図10はそれぞれ一実施例の原画像、ロバスト勾配特徴マップ及び非平滑化領域の効果であり、分類器はロバスト勾配特徴マップの非平滑化グリッド領域をよく選択した。 Figures 8 to 10 are schematic diagrams of the output effects of the smoothed and non-smoothed grid classifiers of the present invention, where Figures 8, 9, and 10 respectively show the original image, robust gradient feature map, and non-smoothed region effects of one embodiment, and the classifiers selected the non-smoothed grid regions of the robust gradient feature map well.
上記のマルチスペクトルカメラ向けの高速画像レジストレーション方法の実施例に対応して、本発明はマルチスペクトルカメラ向けの高速画像レジストレーション装置の実施例を更に提供する。 In correspondence with the embodiment of the high-speed image registration method for a multispectral camera described above, the present invention further provides an embodiment of a high-speed image registration device for a multispectral camera.
図11を参照し、本発明の実施例が提供するマルチスペクトルカメラ向けの高速画像レジストレーション装置は、メモリと、1つ又は複数のプロセッサを含み、前記メモリに実行可能なコードが記憶されており、前記プロセッサは前記実行可能なコードを実行するときに、上記実施例のマルチスペクトルカメラ向けの高速画像レジストレーション方法を実施することに用いられる。 Referring to FIG. 11, a high-speed image registration device for a multispectral camera provided by an embodiment of the present invention includes a memory and one or more processors, and executable code is stored in the memory. When the processor executes the executable code, it is used to implement the high-speed image registration method for a multispectral camera of the above embodiment.
本発明のマルチスペクトルカメラ向けの高速画像レジストレーション装置の実施例はデータ処理能力を備える任意の機器に応用でき、データ処理能力を備える該任意の機器はコンピュータ等のような機器又は装置であってもよい。装置の実施例はソフトウェアによって実現されてもよく、ハードウェア又はソフトウェアとハードウェアの組み合わせ方式で実現されてもよい。ソフトウェアで実現されることを例とすると、論理的な意味での1つの装置として、位置するデータ処理能力を備える任意の機器のプロセッサが不揮発性メモリにおける対応するコンピュータプログラム命令をメモリに読み込んで実行することによって形成される。ハードウェアの面から言えば、図11に示すように、本発明のマルチスペクトルカメラ向けの高速画像レジストレーション装置が位置する、データ処理能力を備える任意の機器のハードウェア構造図であり、図11に示されるプロセッサ、メモリ、ネットワークインタフェース、及び不揮発性メモリ以外に、実施例の装置が位置するデータ処理能力を備える任意の機器は、通常、データ処理能力を備える該任意の機器の実際の機能に基づいて、他のハードウェアを更に含んでもよく、これを繰り返して説明しない。 The embodiment of the high-speed image registration device for multispectral cameras of the present invention can be applied to any device with data processing capabilities, and the device with data processing capabilities may be a device or equipment such as a computer. The embodiment of the device may be realized by software, hardware, or a combination of software and hardware. For example, when it is realized by software, the processor of the device with data processing capabilities located therein reads the corresponding computer program instructions in the non-volatile memory into the memory and executes them as one device in the logical sense. In terms of hardware, as shown in FIG. 11, it is a hardware structure diagram of the device with data processing capabilities located in the device of the present invention. In addition to the processor, memory, network interface, and non-volatile memory shown in FIG. 11, the device with data processing capabilities located in the device of the embodiment may further include other hardware based on the actual function of the device with data processing capabilities, which will not be described again.
上記装置の各ユニットの機能及び作用の実現過程は具体的に上記方法の対応するステップの実現過程を参照すればよく、ここで繰り返して説明しない。 The process for implementing the functions and actions of each unit of the above device can be specifically referred to in the process for implementing the corresponding steps of the above method, and will not be described repeatedly here.
装置の実施例については、方法の実施例に基本的に対応するため、関連する部分は方法の実施例の部分の説明を参照すればよい。以上に説明される装置の実施例は単に例示的なものであり、前記分離部材として説明されるユニットは物理的に分離されてもよく、物理的に分離されなくてもよく、ユニットとして示される部材は物理ユニットであってもよく、物理ユニットでなくてもよく、1つの場所に位置してもよく、又は複数のネットワークユニットに分布してもよい。実際の需要に応じてそのうちの一部又は全部のモジュールを選択して本発明の解決手段の目的を実現することができる。当業者は創造的な労働を必要とせずに理解して実施することができる。 The device embodiments basically correspond to the method embodiments, so for the relevant parts, please refer to the description of the method embodiments. The device embodiments described above are merely exemplary, and the units described as separate components may or may not be physically separated, and the components shown as units may or may not be physical units, and may be located in one location or distributed among multiple network units. Some or all of the modules can be selected according to actual needs to achieve the purpose of the solution of the present invention. Those skilled in the art can understand and implement it without creative labor.
本発明の実施例はコンピュータ読み取り可能な記憶媒体を更に提供し、それにプログラムが記憶されており、該プログラムがプロセッサにより実行されるときに、上記実施例のマルチスペクトルカメラ向けの高速画像レジストレーション方法を実施する。 An embodiment of the present invention further provides a computer-readable storage medium having a program stored thereon, the program, when executed by a processor, implementing the high-speed image registration method for a multispectral camera of the above embodiment.
前記コンピュータ読み取り可能な記憶媒体は、上記いずれかの実施例に記載のデータ処理能力を備える任意の機器の内部記憶ユニット、例えばハードディスク又はメモリであってもよい。前記コンピュータ読み取り可能な記憶媒体はデータ処理能力を備える任意の機器の外部記憶機器、例えば前記機器に配置されたプラグインハードディスク、スマートメモリカード、SDカード、フラッシュカード等であってもよい。更に、前記コンピュータ読み取り可能な記憶媒体はデータ処理能力を備える任意の機器の内部記憶ユニットと、外部記憶機器を含んでもよい。前記コンピュータ読み取り可能な記憶媒体は前記コンピュータプログラム及びデータ処理能力を備える前記任意の機器に必要な他のプログラムやデータを記憶することに用いられ、更に、出力された又は出力されるデータを一時的に記憶することに用いることができる。
The computer readable storage medium may be an internal storage unit of any device with data processing capability described in any of the above embodiments, such as a hard disk or memory. The computer readable storage medium may be an external storage device of any device with data processing capability, such as a plug-in hard disk, a smart memory card, an SD card, a flash card, etc., disposed in the device. Furthermore, the computer readable storage medium may include an internal storage unit of any device with data processing capability and an external storage device. The computer readable storage medium is used to store the computer program and other programs and data required by the device with data processing capability, and can also be used to temporarily store output or output data.
Claims (8)
前記ステップS1では、マルチスペクトルカメラにより収集されたマルチスペクトル帯域画像のうちの1つの帯域を参照画像として選択し、残りの帯域をレジストレーション対象画像とし、参照画像及びレジストレーション対象画像のロバスト勾配特徴マップをそれぞれ計算し、
前記ステップS2では、参照画像及びレジストレーション対象画像のロバスト勾配特徴マップをグリッドでブロック化し、非平滑化グリッドを選択し、
前記ステップS3では、非平滑化グリッドのオフセット量を位相相関法で計算し、
前記ステップS4では、非平滑化グリッドのグリッドオフセット量に基づいてグローバルレジストレーションパラメータ初期値をフィッティングし、グローバルレジストレーションパラメータ初期値をフィッティングすることは以下のサブステップS41~サブステップS42を含み、
前記サブステップS41では、レジストレーションパラメータ線形方程式系を構築し、i番目の非平滑化グリッド中心のグローバル座標を
と記し、前記ステップS3で得られた対応するオフセット量を
とし、求めるべきレジストレーションパラメータ初期値行列を
と記し、
は実数体を示し、座標変換関係に基づいて次の式3のようになり、
すべての非平滑化グリッドに対して上記座標変換関係を応用し、行列方程
を取得し、Dはグリッド中心のグローバル座標行列であり、
はオフセット量行列であり、
前記サブステップS42では、行列方程を解いて、レジストレーションパラメータ初期値行列
を取得し、Tは転置操作を示し、
は逆行列を求める操作を示し、
前記ステップS5では、レジストレーションパラメータ初期値を正規化全勾配法に基づくオプティマイザに送信し、勾配降下法で反復して正確なレジストレーションパラメータを求め、
前記ステップS6では、前記ステップS5で得られたレジストレーションパラメータをレジストレーション対象画像に応用して、正確にレジストレーションされた画像結果を取得し、
前記ステップS1は具体的に、
参照画像をf(x,y)と記し、f(x,y)のロバスト勾配特徴マップg(x,y)の計算表現式は以下の式1のとおりであり、
(x,y)は画像のグローバル座標であり、pは指数パラメータであり、f x (x,y),f y (x,y)は、それぞれ参照画像f(x,y)のx、y方向に沿う勾配であって、参照画像を畳み込みカーネルで畳み込むことによって計算されて得られ、
レジストレーション対象画像をf′(x,y)と記し、レジストレーション対象画像f′(x,y)のロバスト勾配特徴マップg′(x,y)の計算表現式は以下の式2のとおりであり、
f x ′(x,y),f y ′(x,y)は、それぞれレジストレーション対象画像f′(x,y)のx、y方向に沿う勾配であって、参照画像を畳み込みカーネルで畳み込むことによって計算されて得られる
ことを特徴とするマルチスペクトルカメラ向けの高速画像レジストレーション方法。 A high-speed image registration method for a multispectral camera, comprising the following steps S1 to S6:
In step S1, one band of a multi-spectral band image collected by a multi-spectral camera is selected as a reference image, and the remaining bands are taken as images to be registered, and robust gradient feature maps of the reference image and the image to be registered are calculated respectively;
In step S2, the robust gradient feature maps of the reference image and the registration target image are blocked with a grid, and a non-smooth grid is selected;
In step S3, the offset amount of the non-smooth grid is calculated by a phase correlation method ;
In the step S4, fitting an initial value of a global registration parameter based on a grid offset amount of a non-smooth grid, and fitting the initial value of the global registration parameter includes the following sub-steps S41 to S42:
In the sub-step S41, a system of linear equations for the registration parameters is constructed, and the global coordinates of the i-th non-smooth grid center are calculated as
and the corresponding offset amount obtained in step S3 is written as
The registration parameter initial value matrix to be calculated is
He wrote,
indicates the real number field, and based on the coordinate transformation relationship, it becomes as shown in the following Equation 3 :
Apply the above coordinate transformation relationship to all non-smooth grids and solve the matrix equation
where D is the grid-centered global coordinate matrix,
is the offset matrix,
In the sub-step S42, the matrix equation is solved to obtain the registration parameter initial value matrix
where T denotes the transposition operation,
indicates the operation of finding the inverse matrix,
In step S5, the initial registration parameters are sent to an optimizer based on a normalized total gradient method , and accurate registration parameters are obtained by iteratively performing a gradient descent method;
In step S6, the registration parameters obtained in step S5 are applied to the registration target image to obtain an accurately registered image result ;
Specifically, step S1 includes the following steps:
The reference image is denoted as f(x, y), and the calculation formula of the robust gradient feature map g(x, y) of f(x, y) is as follows:
where (x, y) are the global coordinates of the image, p is an exponential parameter, f x (x, y) and f y (x, y) are the gradients along the x and y directions of the reference image f(x, y), respectively, calculated by convolving the reference image with a convolution kernel;
The registration target image is denoted as f′(x, y), and the calculation expression of the robust gradient feature map g′(x, y) of the registration target image f′(x, y) is as follows:
f x '(x,y) and f y '(x,y) are the gradients along the x and y directions of the image f '(x,y) to be registered, respectively, and are calculated by convolving the reference image with a convolution kernel.
A method for fast image registration for multispectral cameras, comprising:
ことを特徴とする請求項1に記載のマルチスペクトルカメラ向けの高速画像レジストレーション方法。 2. The method for high-speed image registration for multispectral cameras according to claim 1, wherein in step S2, the reference robust gradient feature map and the registration target robust gradient feature map obtained in step S1 are blocked using a regular grid.
前記サブステップS21では、ロバスト勾配特徴グリッド画像のトレーニングデータセットを作成し、すなわちロバスト勾配特徴グリッド画像セットを構築し、グリッド画像に対してカテゴリをラベル付けし、平滑化グリッド画像をカテゴリ0としてラベル付けし、非平滑化グリッド画像をカテゴリ1としてラベル付けし、
前記サブステップS22では、平滑化及び非平滑化グリッド分類器をトレーニングし、
前記サブステップS23では、トレーニングされた分類器でグリッドを分類し、非平滑化グリッドを選択する
ことを特徴とする請求項1に記載のマルチスペクトルカメラ向けの高速画像レジストレーション方法。 In step S2, the selection of the non-smooth grid specifically includes the following sub-steps S21 to S23:
In the sub-step S21, a training dataset of robust gradient feature grid images is created, i.e., a robust gradient feature grid image set is constructed, and categories are labeled for the grid images, where smooth grid images are labeled as category 0 and non-smooth grid images are labeled as category 1;
In the sub-step S22, smooth and non-smooth grid classifiers are trained;
The method for fast image registration for multispectral cameras according to claim 1, characterized in that in the sub-step S23, the grid is classified by a trained classifier and a non-smooth grid is selected.
前記サブステップS31では、前記ステップS2で得られた非平滑化グリッドの参照ロバスト勾配特徴及びレジストレーション対象ロバスト勾配特徴マップに対して2次元フーリエ変換を行って、参照ロバスト勾配特徴マップ及びレジストレーション対象ロバスト勾配特徴マップの2次元フーリエ変換結果を取得し、
前記サブステップS32では、2次元フーリエ変換結果でコンベンショナル化クロスパワースペクトル密度を計算し、
前記サブステップS33では、コンベンショナル化クロスパワースペクトル密度に対して2次元フーリエ逆変換を行い、相互相関特徴マップを取得し、
前記サブステップS34では、最大相互相関値に対応する局所座標を非平滑化グリッドのオフセット量として取得する
ことを特徴とする請求項1に記載のマルチスペクトルカメラ向けの高速画像レジストレーション方法。 In step S3, the calculation of the offset amount specifically includes the following sub-steps S31 to S34:
In the sub-step S31, a two-dimensional Fourier transform is performed on the reference robust gradient feature map and the robust gradient feature map to be registered of the non-smooth grid obtained in the step S2 to obtain two-dimensional Fourier transform results of the reference robust gradient feature map and the robust gradient feature map to be registered;
In the sub-step S32, a conventionalized cross power spectral density is calculated using the two-dimensional Fourier transform result;
In the sub-step S33, a two-dimensional inverse Fourier transform is performed on the conventionalized cross power spectral density to obtain a cross-correlation feature map;
The method for high-speed image registration for multispectral cameras according to claim 1 , wherein in the sub-step S34, a local coordinate corresponding to a maximum cross-correlation value is obtained as an offset amount of the non-smooth grid.
前記サブステップS51では、前記ステップS4で得られたレジストレーションパラメータ初期値を正規化全勾配に基づくオプティマイザの初期値パラメータとし、
前記サブステップS52では、参照画像とレジストレーション対象画像の正規化全勾配を目的関数として、最適化問題を構築し、勾配降下法でレジストレーションパラメータに対して反復最適化を行い、
前記サブステップS53では、最適化後のレジストレーションパラメータを出力する
ことを特徴とする請求項1に記載のマルチスペクトルカメラ向けの高速画像レジストレーション方法。 Specifically, step S5 includes the following sub-steps S51 to S53:
In the sub-step S51, the registration parameter initial values obtained in the step S4 are set as initial value parameters of an optimizer based on a normalized total gradient;
In the sub-step S52, an optimization problem is constructed using the normalized total gradient of the reference image and the registration target image as an objective function, and the registration parameters are iteratively optimized by the gradient descent method;
The method for high-speed image registration for multispectral cameras according to claim 1 , wherein in the sub-step S53, optimized registration parameters are output.
前記サブステップS521では、現在のレジストレーションパラメータ
を計算し、上付き文字tはt回目の反復を示し、
はt回目の反復のパラメータ調整量を示し、
前記サブステップS522では、現在のレジストレーションパラメータ
をレジストレーション対象画像f′(x,y)に応用し、(x,y)は画像のグローバル座標であり、レジストレーション対象画像f′(x,y)に対して座標変換を行って
を取得し、
はレジストレーション対象画像の座標変換後の新座標であり、
前記サブステップS523では、座標変換後のレジストレーション対象画像
と参照画像f(x,y)の正規化全勾配のレジストレーションパラメータに対する勾配を計算して、パラメータ調整量
を取得し、
前記サブステップS524では、前記サブステップS521に戻り、反復終了条件を満たすまで続ける
ことを特徴とする請求項5に記載のマルチスペクトルカメラ向けの高速画像レジストレーション方法。 Specifically, the sub-step S52 includes the following sub-steps S521 to S524:
In the sub-step S521, the current registration parameters
where the superscript t indicates the t-th iteration,
indicates the parameter adjustment amount for the t-th iteration,
In the sub-step S522, the current registration parameters
is applied to the registration target image f'(x, y), where (x, y) is the global coordinate of the image, and a coordinate transformation is performed on the registration target image f'(x, y) to obtain
Get
are the new coordinates after the coordinate transformation of the image to be registered,
In the sub-step S523, the registration target image after the coordinate transformation
Calculate the gradient of the normalized total gradient of the reference image f(x, y) with respect to the registration parameters, and
Get
The method for fast image registration for multispectral cameras according to claim 5 , wherein in the sub-step S524, the process returns to the sub-step S521 and continues until an iteration end condition is satisfied.
前記サブステップS61では、レジストレーションパラメータに基づいてレジストレーション対象画像に対して座標変換を行って、目的画素位置を取得し、
前記サブステップS62では、目的画素位置に基づいてバイリニア補間アルゴリズムで最終的な出力画像を取得する
ことを特徴とする請求項1に記載のマルチスペクトルカメラ向けの高速画像レジストレーション方法。 Specifically, step S6 includes the following sub-steps S61 to S62:
In the sub-step S61, a coordinate transformation is performed on the registration target image based on the registration parameters to obtain a target pixel position;
The method for fast image registration for multispectral cameras according to claim 1 , wherein in the sub-step S62, a final output image is obtained by a bilinear interpolation algorithm based on the target pixel position.
前記プロセッサは前記実行可能なコードを実行するときに、請求項1~7のいずれか1項に記載のマルチスペクトルカメラ向けの高速画像レジストレーション方法を実施することに用いられる
ことを特徴とするマルチスペクトルカメラ向けの高速画像レジストレーション装置。 1. A high speed image registration apparatus for a multispectral camera, comprising: a memory; and one or more processors, the memory having executable code stored therein, the apparatus comprising:
The apparatus for high-speed image registration for a multispectral camera, wherein the processor is adapted to implement the method for high-speed image registration for a multispectral camera according to any one of claims 1 to 7 when executing the executable code.
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