1. 圖像配準(zhǔn)的基本概念
Image registration 是指同一目標(biāo)的兩幅或者兩幅以上的圖像在空間位置的對(duì)準(zhǔn)。圖像配準(zhǔn)技術(shù)的過(guò)程，稱為圖像匹配或者圖像相關(guān)（image matching or image correlation）。圖像配準(zhǔn)可以定義成兩相鄰圖像之間的空間變換和灰度變換，即先將圖像像素的坐標(biāo)X映射到一個(gè)新坐標(biāo)系中的某一個(gè)坐標(biāo)X’，再對(duì)其像素進(jìn)行重采樣。圖像配準(zhǔn)要求相鄰圖像之間有一部分在邏輯上是相同的，即相鄰的圖像有一部分反映了同一目標(biāo)區(qū)域，這一點(diǎn)是實(shí)現(xiàn)圖像配準(zhǔn)的基本條件。如果確定了相鄰圖像代表同一場(chǎng)景目標(biāo)的所有像素之間的關(guān)系，采用相應(yīng)的處理算法即可以實(shí)現(xiàn)圖像配準(zhǔn)。
(1) 按配準(zhǔn)模式分類，圖像配準(zhǔn)可以分為半自動(dòng)配準(zhǔn)和自動(dòng)配準(zhǔn)兩種：
半自動(dòng)配準(zhǔn)：人機(jī)交互方式提取特征（如角點(diǎn)），然后利用計(jì)算機(jī)對(duì)圖像進(jìn)行特征匹配、變換和重采樣。
自動(dòng)配準(zhǔn)：計(jì)算機(jī)自己完成?；诨叶然蛘呤腔谔卣鳌?/p>
(2) 按配準(zhǔn)的方法分類，圖像配準(zhǔn)可以分為基于灰度配準(zhǔn)和基于特征配準(zhǔn)。
基于灰度：精度高，缺點(diǎn)是對(duì)圖像灰度變化敏感，尤其是非線性化的光照變化。計(jì)算復(fù)雜度高，對(duì)目標(biāo)的旋轉(zhuǎn)、變形以及遮擋比較敏感。
基于特征：特征提取和特征匹配?？商崛〉奶卣饔悬c(diǎn)、線與區(qū)域。特征區(qū)域一般采用互相關(guān)來(lái)度量，但互相關(guān)度量對(duì)旋轉(zhuǎn)處理比較困難，尤其是圖像之間存在部分圖像重疊的情況。最小二乘匹配算法和全局匹配的松弛算法能夠取得比較理想的結(jié)果。
2. 空間變換
在圖像配準(zhǔn)中，首先根據(jù)參考圖像與待配準(zhǔn)圖像相對(duì)應(yīng)的特征點(diǎn)，求解兩幅圖像之間的變換參數(shù)；然后將待配準(zhǔn)圖像做相應(yīng)的空間變換，使得兩幅圖像在同一空間坐標(biāo)系內(nèi)。圖像變換就是尋找一種坐標(biāo)變換的模型，建立從一副圖像坐標(biāo)到另一幅圖像坐標(biāo)之間的映射關(guān)系。在圖像配準(zhǔn)中，常用的有剛體變換、仿射變換、透視變換和非線性變換四種模型。
2.1 剛體變換(Rigid Transformation)
?剛體變換變換前后兩點(diǎn)間的距離依舊保持不變則被稱為剛體變換。?剛體變換可分解為平移變換、旋轉(zhuǎn)變換和反轉(zhuǎn)（鏡像）變換。
(1) 平移變換
http://blog.csdn.net/on2way/article/details/46801063
(2) 旋轉(zhuǎn)變換
http://blog.csdn.net/on2way/article/details/46801063
(3) 反轉(zhuǎn)變換
2.2 仿射變換(Affine Transformation)
簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，“仿射變換”就是：“線性變換”+“平移”。
https://www.zhihu.com/question/20666664
cv2中用到getAffineTransform函數(shù)。
2.3 透視變換(Perspective Transformation)
仿射變換保證物體形狀的“平直性”和“平行性”。透視變換不能保證物體形狀的“平行性”。仿射變換是透視變換的特殊形式。
透視變換需要的是一個(gè)3*3的矩陣，同理opencv在構(gòu)造這個(gè)矩陣的時(shí)候還是采用一種點(diǎn)對(duì)應(yīng)的關(guān)系來(lái)通過(guò)函數(shù)自己尋找的，因?yàn)槲覀冏约汉茈y計(jì)算出來(lái)。這個(gè)函數(shù)是M = cv2.getPerspectiveTransform(pts1,pts2)，其中pts需要變換前后的4個(gè)點(diǎn)對(duì)應(yīng)位置。
推導(dǎo)過(guò)程：http://blog.csdn.net/wodownload2/article/details/52084300
2.4 非線性變換(Nonlinear Transformation)
非線性變換就是把直線映射為曲線。它一般使用多項(xiàng)式函數(shù)，在二維空間內(nèi)，通過(guò)一個(gè)非線性函數(shù)來(lái)表示非線性變換。
非線性變換比較適合于那些具有全局性形變的圖像配準(zhǔn)問(wèn)題以及整體近似剛體但局部有形變的配準(zhǔn)情況。
3. 重采樣
經(jīng)過(guò)空間變換后，最后通過(guò)灰度變換?；叶茸儞Q是對(duì)空間變換后的待配準(zhǔn)圖像值進(jìn)行重新賦值，即重采樣。
重采樣的方法是利用待配準(zhǔn)圖像與參考圖像最鄰近的像素點(diǎn)的灰度，使用逼近的方法得到待配準(zhǔn)圖像的點(diǎn)陣的坐標(biāo)點(diǎn)的灰度值，從而得到最終配準(zhǔn)圖像。一般采用的算法有雙線性插值與最鄰近像元法。
