基于几何特征相似度评价的跨尺度显微图像配准

作     者：武毅男 方勇纯 樊志 王超 刘存桓 胡子琦 WU Yi-nan;FANG Yong-chun;FAN Zhi;WANG Chao;LIU Cun-huan;HU Zi-qi

作者机构：南开大学机器人与信息自动化研究所天津300350 天津市智能机器人技术重点实验室天津300350 

出 版 物：《控制理论与应用》 (Control Theory & Applications)

年 卷 期：2020年第37卷第9期

页      面：1913-1922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：Supported by the National Natural Science Foundation of China—Key Program(61633012) 

主　　题：原子力显微镜 光学显微镜 几何特征 相似度评价 图像配准 

摘      要：原子力显微镜能够在光学显微镜的协助下,克服自身成像范围的限制获得更大的成像视野,同时保证纳米级的成像精度.该方法需要实现原子力显微镜成像结果在光学视野中的精确定位,而解决该问题的关键是进行两种显微图像之间的准确配准.因此,本文提出了一种基于几何特征相似度评估的跨尺度图像配准算法,为进一步在原子力/光学显微镜共焦系统中实现精确定位和成像提供了基础.具体而言,本文首先利用原子力显微镜的探针在样品表面进行压印,刻画出固定尺寸的几何图案,用以标定原子力显微镜和光学显微镜成像尺度之间的比例,为图像配准提供先验知识.随后,本文设计了一种先进的图像处理算法,分别提取原子力/光学显微镜图像中几何图案的特征,并将其存储为内角向量和边长向量.最后,基于成像尺度比例和几何特征,提出了一种新型的几何特征相似度评价函数,通过对内角特征相似度和边长特征相似度进行加权融合,实现高精度的跨尺度显微图像配准.实验部分针对四种不同几何图案进行图像配准,并对实验结果进行详细分析,验证了本文方法的良好性能.