基于混合特征的非刚性点阵配准算法

作     者：汤昊林 杨扬 杨昆 罗毅 张雅莹 张芳瑜 TANG Hao-Lin YANG Yang YANG Kun LUO Yi ZHANG Ya-Ying ZHANG Fang-Yu

作者机构：云南师范大学信息学院昆明650092 西部资源环境地理信息技术教育部工程研究中心昆明650092 

出 版 物：《自动化学报》 (Acta Automatica Sinica)

年 卷 期：2016年第42卷第11期

页      面：1732-1743页

核心收录：

学科分类：08[工学] 080203[工学-机械设计及理论] 0802[工学-机械工程] 

基　　金：国家高技术研究发展计划(863计划)(2012AA121402) 云南省教育厅科学研究项目(2015Z069) 云南师范大学博士科研启动基金(01000205020503065) 云南师范大学大学生科研训练基金(0100060502006)资助 

主　　题：非刚性 点阵配准 混合特征 对应关系评估 空间变换更新 

摘      要：提出一种基于混合特征的非刚性点阵配准算法.该算法包含了对应关系评估与空间变换更新两个相互交替的步骤.首先定义了两个特征描述法用于描述两个点阵之间的全局和局部几何结构特征差异,随后合并这两个特征描述法建立一个基于混合特征的能量优化方程.该能量优化方程可以利用线性分配技术进行求解,同时可以灵活地选择使用最小化全局结构特征差异或最小化局部结构特征差异来评估两个点阵之间的对应关系.为了增强前述两个步骤之间的协调性,我们利用能量权重调节在整个配准过程中控制能量优化从最小化局部结构特征差异逐步转变为最小化全局结构特征差异,同时控制用于空间变换的薄板样条函数(Thin plate spline)的更新从刚性变换逐步转变为非刚性变换.我们在二维轮廓配准、三维轮廓配准、序列图像配准和图像特征点配准下对本文算法进行了各项性能测试,同时也与当前8种流行算法进行了性能比较.本文算法展现了卓越的非刚性配准性能,并在大部分实验中超越了当前的相关算法.