本发明专利技术公开了一种彩色图像的四元数匹配方法，本发明专利技术针对彩色图像的平移、旋转和尺度变换下的匹配问题，提出了一种四元数Fourier-Mellin变换下的匹配方法；方法中采用了四元数表示图像的各色彩分量，避免在传统Fourier-Mellin变换中转换为灰度图像时颜色信息的丢失；根据四元数相位相关的彩色图像间平移的计算方法，结合传统相位相关技术，提出了计算彩色图像平移、旋转和尺度变换参数的完整流程；分析和实验证明该方法相比传统Fourier-Mellin变换方法够能更有效的估计两彩色图像间的平移、旋转和尺度变换参数。
【技术实现步骤摘要】
本方法涉及一种估计两幅彩色图像间旋转、平移和尺度变换参数的方法，具体涉及一种四元数R)urier-MeIlin变换的彩色图像匹配方法。
技术介绍
彩色图像为数字图像系统提供了更全面的信息，也为图像处理和识别提供了更好效果的可能。传统图像处理理论和方法大部分部是基于灰度信息数据进行的，处理彩色图像时部需将彩色多维信息转换为单维的标量数据。四元数理论在1943被爱尔兰学者哈密尔顿Hamilton提出来之后，近年来逐渐应用到多维的彩色图像处方法中，例如彩色边缘检测、消除噪音、图像质量评价和运动估计等方面，并取得了一定成果。其中Sangwine和 Ell等人首先提出四元数左、右卷积下的彩色图像边缘检测方法，之后又提出四元数傅里叶变换方法和其分解方法，为四元数的彩色图像处理提供了部分新的理论，参见Sangwine S J. Colour image edge detector based on quaternion convolution. Electronics Letters, 1998, 34 (10) :969_971。江淑红等人在此基础上，提出减少四元数傅里叶变换计算量的一种形式，同时应用到彩色图像的目标跟踪和数字水印的技术中，参见江淑红， 郝明非，张建秋等.快速超复数傅氏变换和超复数相关的新方法及应用.电子学报， 2009. 36(1) :100-105.Chen和Reddy根据图像间相位相关的方法，提出的傅里叶_梅林变换 (Fouerier-Mellin Transform，简称FMT)方法，解决了灰度图像的平移、旋转和尺度变换 (简称RST变换)下的匹配问题，该方法在噪音、光照和遮挡下且具有一定的鲁棒性，参见 Reddy B S，Chatterji B N. An FFT—based technique for translation，rotation，and scale-inva riant image registration. IEEETransaction on Image Processing， 1996,5(8) =1266-1271。Ell等人提出了彩色图像匹配的四元数相位相关方法，并提出灰度图像与彩色图像之间的匹配方法，参见E11 T A, Sangwine S J. Hypercomplex fourier transforms of color images. IEEE Trans Signal Processing,2007,16(1) :22_35。冯巍等人使用四元数相位相关的方法用于彩色图像间亚像素精度的平移参数的估计，参见 冯巍，胡波.基于超复数相位相关的彩色图像配准方法.系统工程与电子技术，2010， 32(1) :183-187。但以上方法均较难应用到真实彩色图片的匹配过程中，其未考虑图像间旋转与尺度的变换。
技术实现思路
本专利技术根据四元数理论及四元数左、右傅里叶变换方法，给出彩色图像的四元数表示下相位相关平移参数的估计方法，并同时设计了在旋转、平移和尺度变换下的彩色图像完整匹配方法，简称为四元数Rnirier-Mellin变换方法。本专利技术提供的步骤如下(1)对彩色图像像仏和gb采用四元数方式表示；4(2)对四元数表示下的进行四元数傅里叶左(右)变换，得到频域函数Ga、 Gb ；(3) GRa, 6f转为对数极坐标表示，并计算得幅值函数<和< ；(4)对<和<采用传统相位相关方法计算之间的相位差(d，Φ。)；(5)根据(d，Φ。)和对数极坐标转换关系获得&相对&的尺度和旋转变换参数 (S，Φ。)，将待匹配的图像gb根据旋转和尺度参数(S，Φ 0)变换后为知，或根据(S，Φο+^Ο 变换后为^ ；(6)对知和^做四元数傅里叶变换得、《，计算与&与《、Ga与6f2的四元数相位相关的脉冲函数δ^Δχ，Ay)和δ2(Δχ，Ay)，其中(Δχ ，Ayl)和(Δχ2，Ay2) 为各自脉冲函数的最大值坐标；(7)若δ^ΔχΙ, Ayl) > δ2(Δχ2, Δ y2)，则输出作为彩色图像gb相对于仏变换参数(S，Φ。，Δ χ1，Δγ )；否贝U 输出(S，Φ。+π，Δχ2, Ay2)。其中彩色图像仏和gb的各色彩分量分别对应四元数的i jk三个虚轴。如RGB彩色图像I可表示纯虚四元数矩阵为权利要求1.，其特征在于步骤如下(1)对彩色图像采用四元数方式表示；(2)对四元数表示的&和乱进行四元数傅里叶左(右)变换，得到频域函数《和6f;(3)和6f进行对数极坐标转换，并计算四元数幅值函数<和< ；(4)对<和/1<采用传统相位相关方法计算之间的相位差(d，Φ。)；(5)根据(d，Φ。)和对数极坐标转换关系获得&相对&的尺度和旋转变换参数(s， Φ。)，将待匹配的图像gb根据旋转和尺度参数(s，Φ。)变换后为gbl，或根据(s，Φ。+沉)变换后为gbl ；(6)对知和知做四元数傅里叶左(右)变换得g、6f2，计算与Ga与g、Ga与《四元数下相位相关的脉冲函数\(ΔΧ，Ay)禾口 δ2(Δχ，Ay)，其中(Δ xl，Ayl)禾口(Δ Χ2， Δ y2)为δ工和δ 2脉冲函数最大值处坐标；(7)m δ^ΔχΙ, Δγ ) > δ2(Δχ2, Ay2)，则输出作(s, Φ。，Δχ , Δγ )为彩色图像 gb相对于仏变换参数；否则输出(s，Φ。+π，Δχ2，ΔΥ2)02.根据权利要求1所述的四元数匹配方法，其特征在于所述彩色图像&和&的各 RGB色彩分量分别对应四元数的ijk三个虚轴；彩色图像I表示为I(x, y) = r (χ, y) i+g (χ, y) j+b(i, j)kr(x，y)、g(x，y)和b(x，y)各自表示坐标(x，y)对应的R、G、B分量。3.根据权利要求1所述的四元数匹配方法，其特征在于所述四元数傅立叶左(右)变换和左(右)反变换，其形式如下4.根据权利要求1所述的四元数匹配方法，其特征在于所述四元数函数Ga与6^、Ga 与6^2的四元数相位相关的脉冲函数S1* δ 2的计算公式如下计算全文摘要本专利技术公开了，本专利技术针对彩色图像的平移、旋转和尺度变换下的匹配问题，提出了一种四元数Fourier-Mellin变换下的匹配方法；方法中采用了四元数表示图像的各色彩分量，避免在传统Fourier-Mellin变换中转换为灰度图像时颜色信息的丢失；根据四元数相位相关的彩色图像间平移的计算方法，结合传统相位相关技术，提出了计算彩色图像平移、旋转和尺度变换参数的完整流程；分析和实验证明该方法相比传统Fourier-Mellin变换方法够能更有效的估计两彩色图像间的平移、旋转和尺度变换参数。文档编号G06T7/00GK102222335SQ20111014198公开日2011年10月19日 申请日期2011年5月30日 优先权日2011年5月30日专利技术者唐平, 章云, 钟灵 申请人:广东工业大学本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．一种彩色图像的四元数匹配方法，其特征在于步骤如下：（１）对彩色图像ｇａ和ｇｂ采用四元数方式表示；（２）对四元数表示的ｇａ和ｇｂ进行四元数傅里叶左（右）变换，得到频域函数和（３）和进行对数极坐标转换，并计算四元数幅值函数和（４）对和采用传统相位相关方法计算之间的相位差（ｄ，φｏ）；（５）根据（ｄ，φｏ）和对数极坐标转换关系获得ｇｂ相对ｇａ的尺度和旋转变换参数（ｓ，φｏ），将待匹配的图像ｇｂ根据旋转和尺度参数（ｓ，φｏ）变换后为ｇｂ１，或根据（ｓ，φｏ＋π）变换后为ｇｂ１；（６）对ｇｂ１和ｇｂ２做四元数傅里叶左（右）变换得计算与Ｇａ与Ｇａ与四元数下相位相关的脉冲函数δ１（Δｘ，Δｙ）和δ２（Δｘ，Δｙ），其中（Δｘ１，Δｙ１）和（Δｘ２，Δｙ２）为δ１和δ２脉冲函数最大值处坐标；（７）若δ１（Δｘ１，Δｙ１）＞δ２（Δｘ２，Δｙ２），则输出作（ｓ，φｏ，Δｘ１，Δｙ１）为彩色图像ｇｂ相对于ｇａ变换参数；否则输出（ｓ，φｏ＋π，Δｘ２，Δｙ２）。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：钟灵，章云，唐平，
申请(专利权)人：广东工业大学，
类型：发明
国别省市：81
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