Регистрация изображения - это процесс выравнивания двух или более изображений одной и той же сцены. Этот процесс включает в себя назначение одного изображения в качестве эталонного изображения, также называемого фиксированным изображением, и применение геометрических преобразований или локальных смещений к другим изображениям так, чтобы они были выровнены с эталоном. Изображения могут быть неправильно выровнены по целому ряду причин. Обычно изображения регистрируются в различных условиях, которые могут изменить перспективу камеры или содержимое сцены. Рассогласование также может быть результатом искажений объектива и датчика или различий между устройствами захвата.
Регистрация изображения часто используется в качестве предварительного шага в других приложениях обработки изображения. Например, можно использовать регистрацию изображений для выравнивания спутниковых изображений или медицинских изображений, полученных с помощью различных методов диагностики, таких как МРТ и SPECT. Регистрация изображений позволяет сравнивать общие функции различных изображений. Например, можно узнать, как река мигрировала, как область затоплялась или опухоль видна на снимке МРТ или SPECT.
Toolbox™ обработки изображений предлагает три подхода к регистрации изображений: интерактивное приложение Registration Estimator, автоматическую регистрацию изображений на основе интенсивности и регистрацию контрольных точек. Computer Vision Toolbox™ обеспечивает автоматическое обнаружение и согласование функций.
| Способность | Приложение для оценки регистрации | Автоматическая регистрация изображения на основе интенсивности | Регистрация контрольной точки | Автоматическое обнаружение и сопоставление функций (требуется панель инструментов компьютерного зрения) |
|---|---|---|---|---|
| Интерактивная регистрация | X | |||
| Автоматизированная регистрация на основе интенсивности | X | X | ||
| Автоматизированное обнаружение функций | X | X | ||
| Выбор элементов вручную | X | |||
| Автоматическое сопоставление функций | X | X | X | |
| Нежесткое преобразование | X | X | X | |
| Полностью автоматический рабочий процесс | X | X | ||
| Поддержка 3-D изображений | X |
Приложение Registration Estimator позволяет регистрировать 2-D изображения в интерактивном режиме. Можно сравнить различные методы регистрации, настроить настройки и визуализировать зарегистрированное изображение. Приложение предоставляет количественную меру качества и возвращает зарегистрированное изображение и матрицу преобразования. Приложение также генерирует код с выбранной техникой регистрации и настройками, чтобы можно было применить идентичное преобразование к нескольким изображениям.
Приложение Registration Estimator предлагает шесть методов на основе функций, три метода на основе интенсивности и один метод нежесткой регистрации. Более подробное сравнение доступных методов см. в разделе Методы, поддерживаемые приложением оценки регистрации.
Автоматическая регистрация изображения на основе интенсивности отображает пикселы в каждом изображении на основе образцов относительной интенсивности. Можно регистрировать мономодальные и мультимодальные пары изображений, а также 2-D и 3-D изображения. Этот подход полезен для:
Регистрация большой коллекции изображений
Автоматизированная регистрация
Для регистрации изображений с использованием метода на основе интенсивности используйте imregister и укажите тип геометрического преобразования, применяемого к движущемуся изображению. imregister итеративно корректирует преобразование для оптимизации подобия двух изображений.
Кроме того, можно оценить локализованное поле смещения и применить нежесткое преобразование к движущемуся изображению с помощью imregdemons.
Функция регистрации контрольных точек позволяет вручную выбирать общие элементы в каждом изображении. Регистрация контрольной точки полезна в следующих случаях:
Необходимо установить приоритет выравнивания определенных элементов, а не всего набора элементов, обнаруженных с помощью автоматического обнаружения элементов. Например, при регистрации двух медицинских изображений можно сфокусировать выравнивание на желаемых анатомических особенностях и игнорировать совпадающие особенности, которые соответствуют менее информативным анатомическим структурам.
Изображения имеют повторяющиеся шаблоны, которые обеспечивают неясное сопоставление с использованием автоматического сопоставления элементов. Например, фотографии зданий со многими окнами или аэрофотоснимки городских улиц с привязкой к сетке имеют много похожих признаков, которые трудно отобразить автоматически. В этом случае ручной выбор пар управляющих точек может обеспечить более четкое отображение элементов и, таким образом, лучшее преобразование для выравнивания точек элементов.
Регистрация контрольной точки может применять многие типы преобразований к движущемуся изображению. Глобальные преобразования, равномерно воздействующие на все изображение, включают аффинные, проективные и полиномиальные геометрические преобразования. Нежесткие преобразования, которые действуют на локальные области, включают кусочно-линейные и локальные взвешенные средние преобразования.
Выберите контрольные точки с помощью инструмента «Выбор контрольной точки». Запустите инструмент с помощью cpselect.
Функция автоматического обнаружения и извлечения элементов (Computer Vision Toolbox) обнаруживает такие элементы, как углы и блобы, соответствует соответствующим элементам на движущихся и фиксированных изображениях и оценивает геометрическое преобразование для выравнивания соответствующих элементов.
Пример см. в разделе Поиск поворота и масштабирования изображения с помощью автоматического сопоставления элементов (панель инструментов компьютерного зрения). Для использования этого метода необходимо иметь панель инструментов Computer Vision Toolbox.
Примечание
Приложение Registration Estimator предлагает шесть функциональных методов регистрации одной пары изображений. Однако приложение не предоставляет автоматизированный рабочий процесс для регистрации нескольких изображений.