روش های اﻧﻄﺒﺎق ﺗﺼﻮﯾﺮ ﻣﻔﺎﻫﯿﻢ و ﮐﺎرﺑﺮدﻫﺎ

چکیده

انطباق تصویر، یکی از زمینه های بسیار پرکاربرد در پردازش تصویر است که تحقیقات زیادی در این حوزه انجام شده اسـت. انطبـاق تصویر به معنای هم تراز و هم محورکردن دو یـا چنـد تصـویر از شـرایط مختلـف تصـویربرداری اسـت. از کاربردهـای آن مـی تـوان بـه شناسایی تغییرات بین تصاویر، ترکیب تصاویر، تشخیص اشیاء و موزاییک تصاویر اشاره کـرد. در ایـن مقاله، ضـمن معرفـی مفـاهیم انطباق تصویر، تحقیقات مختلف جمع آوری و دسته بندی شده و سوگیری تحقیقات در این زمینه مشخص شده است. عـلاوه بـر ایـن، از طریق چهار دسته آزمایش مختلف جنبه های مختلف انطباق تصویر مورد ارزیابی قرارگرفته است. ایـن مقالـه مـیتوانـد راه گشـای محققین پردازش تصویر در این زمینه بوده و سعی شده است تمام جنبه های این زمینه تحقیقاتی مورد کاوش قرار بگیرد.

ﮐﻠﯿﺪواژه ﻫﺎ

اﻧﻄﺒﺎق ﺗﺼﻮﯾﺮ، ﺷﻨﺎﺳﺎﯾﯽ وﯾﮋﮔﯽ ﻫﺎ، ﺗﻄﺒﯿﻖ، ﺑﺮآورد ﻣﺪل ﺗﺒﺪﯾﻞ، اﻟﮕﻮرﯾﺘﻢ SIFT

مقدمه

اﻧﻄﺒﺎق ﺗﺼﻮﯾﺮ، ﻓﺮآﯾﻨﺪ روی ﻫﻢ ﮔﺬاﺷﺘﻦ دو ﯾﺎ ﭼﻨﺪ ﺗﺼﻮﯾﺮ از ﯾﮏ صحنه است ﮐﻪ در ﺷﺮاﯾﻂ ﻣﺨﺘﻠﻒ ﺗﺼﻮﯾﺮﺑﺮداری (زﻣﺎن ﻫﺎی ﻣﺘﻔﺎوت، زواﯾﺎی ﻣﺘﻔﺎوت، ﺣﺴﮕﺮ ﻫﺎی ﻣﺘﻔﺎوت و ﻧﻮع و ﻣﺎﻫﯿِﺖ ﻣﻨﻄﻘﻪ ی ﺗﺼﻮﯾﺮﺑﺮداری ﺷﺪه) ﮔﺮﻓﺘﻪ ﺷﺪه اﻧﺪ و اﯾﻦ ﻓﺮآﯾﻨﺪ از ﻧﻈﺮ ﻫﻨﺪﺳﯽ، دو ﺗﺼﻮﯾﺮ ﻣﺮﺟﻊ و ﺣﺲ ﺷﺪه را ﻫﻢ ﺗﺮاز می ﮐﻨﺪ. اﯾﻦ ﻓﺮآﯾﻨﺪ، ﯾﮏ ﻣﺮﺣﻠﻪ ی ﭘﯿﺶ ﭘﺮدازش در ﺗﺤﻠﯿﻞ ﺗﺼﺎوﯾﺮاﺳﺖ.

در واﻗﻊ ﺷﺮاﯾﻂ ﻣﺨﺘﻠﻒ ﺗﺼﻮﯾﺮﺑﺮداری ﺳﺒﺐ اﯾﺠﺎد اﺧﺘﻼﻓﺎت ﻗﺎﺑﻞ ﺗﻮﺟﻪ ﺑﯿﻦ ﺗﺼﺎوﯾﺮمی ﺷﻮد و ﺑﻪ ﺻﻮرت ﮐﻠﯽ اﯾﻦ اﺧﺘﻼف را می ﺗﻮان ﺑﻪ ﭼﻬﺎردﺳﺘﻪ ی ﻫﻨﺪﺳﯽ، ﻣﺸﮑﻼت رادﯾﻮﻣﺘﺮی، ﻣﺸﮑﻼت ﺑﺎﻓﺖ و ﺗﻐﯿﯿﺮ ﻣﻨﺎﻇﺮ ﺗﻘﺴﯿﻢ ﮐﺮد. مشکلاتی ﻣﺎﻧﻨﺪ اﺧﺘﻼﻓﺎت ﻣﻘﯿﺎس ﺗﺼﺎوﯾﺮ، اﺧﺘﻼﻓﺎت ﭼﺮﺧﺸﯽ ﺗﺼﺎوﯾﺮ و ﺗﻐﯿﯿﺮ ﺷﮑﻞ ﻫﺎی ﻧﺎﺷﯽ از ﺗﻐﯿﯿﺮ ﻣﻮﻗﻌﯿﺖ اﺧﺬ ﺗﺼﻮﯾﺮ را مشکلات ﻫﻨﺪﺳﯽ ﻣﯽﮔﻮﯾﻨﺪ.
اﯾﻦ اﺧﺘﻼﻓﺎت در ﺗﺼﺎوﯾﺮ پزشکی، ﺑﺮ اﺳﺎس ﺣﺮﮐﺎت ﻏﯿﺮارادی (ﻣﺎﻧﻨﺪ ﺗﻨﻔﺲ، ﺿﺮﺑﺎن ﻗﻠﺐ و…) ﺣﺮﮐﺎت ارادی (ﻣﺎﻧﻨﺪ ﺟﺎﺑﺠﺎﯾﯽ ﺑﯿﻤﺎر) و در ﺗﺼﺎوﯾﺮ دﯾﮕﺮ ﺑﺮ اﺳﺎس ﺣﺮﮐﺖ دورﺑﯿﻦ ﺑﻪ وﺟﻮد ﻣﯽ آﯾﻨﺪ. ﻧﻮﯾﺰ، ﺗﻔﺎوت ﺷﺪت روﺷﻨﺎﯾﯽ، ﻣﻮﻗﻌﯿﺖ ﻣﻨﺎﺑﻊ روﺷﻨﺎﯾﯽ در ﺻﺤﻨﻪ و اﺧﺬ ﺗﺼﻮﯾﺮ درﺣﺴﮕﺮ ﻫﺎ و ﺑﺎﻧﺪﻫﺎی ﻃﯿﻔﯽ ﻣﺘﻔﺎوت، ﺳﺒﺐ اﯾﺠﺎد ﺗﻐﯿﯿﺮاﺗﯽ در ﺷﺪت روﺷﻨﺎﯾﯽ ﺗﺼﻮﯾﺮ می ﺷﻮد ﮐﻪ ﺑﻪ ﻣﺸﮑﻼت رادﯾﻮﻣﺘﺮی ﻣﻌﺮوف می ﺑﺎﺷﻨﺪ. ﺗﺼﺎوﯾﺮ، ﻣﻤﮑﻦ اﺳﺖ دارای ﺳﻄﻮﺣﯽ ﺑﺎ ﺑﺎﻓﺖ ﺿﻌﯿﻒ (ﻣﺎﻧﻨﺪ
درﯾﺎ ) ﺑﺪون ﺑﺎﻓﺖ و ﺑﺎﻓﺖ ﻫﺎی ﺗﮑﺮاری (ﻣﺎﻧﻨﺪ ﺳﺎﺧﺘﻤﺎن ﻫﺎی ﻣﺸﺎﺑﻪ) ﺑﺎﺷﺪ که مشکلات بافت نامیده می شوند. ویژگی های متحرک ( مانند حرکت وسایل نقلیه) و تغییراتی که در اثر گذر زمان در تصاویر (مانند تغییرات فصلی) وجود دارد، سبب تغییرات مناظر می شود. بر اساس مشکلات ذکر شده، جهت افزایش دقت در پردازش تصاویر، ضروری است فرآیند انطباق انجام شود. باید توجه کرد که هریک از الگوریتم های انطباق، تنها برای انطباق نوع مشخصی از تصاویر طراحی شده اند چرا که هر الگوریتم انطباق تصویر تنها برای حل نوع مشخصی از مشکلات هندسی، رادیو متری و مشکلات بافت و غیره کاربرد دارد.

انطباق تصویر، یک مرحله ی پیش پردازش است که در شناسایی تغییرات، ترکیب تصاویر، موازییک تصاویر و غیره کاربرد دارد. با توجه به کاربردهای این فرآیند، هر روز توجه دانشمندان بیشتری را به خود جلب می کند. شکل ۱ نمودار تعداد مقالات ژورنالی که در پایگاه های ساینس دایرکت و IEEE بر حسب سال چاپ شده اند را نشان می دهد.

نمودار تعداد مقالات بر حسب سال

 

همانطور که در شکل ۱ مشاهده می شود، هر سال مقالات بیشتری در زمینه ی انطباق تصویر نسبت به سال های قبل به چاپ رسیده است که این نشان دهنده اهمیت این موضوع می باشد. با این وجود، مقاله مروری فارسی در این زمینه وجود ندارد. هم چنین تعداد اندک مقالات مروری انگلیسی که در این زمینه وجود دارد، متاسفانه به شرح کلی روش ها پرداخته اند و بسیار قدیمی هستند. از طرف دیگر، مقالات مروری که اخیراً نوشته شده اند هم اکثراً مربوط به نوع خاصی از تصاویر پزشکی و در زمینه ی یکی از مراحل انطباق است. در این مقالات، به بررسی مزایا و معایب هریک از الگوریتم های مهم در تصاویر متفاوت (سنجش از دور، تصاویر پزشکی، تصاویر سنجش از دور SAR) پرداخته نشده است. اهمیت و کاربرد روزافزون این زمینه علمی، نشان می دهد که هر پنج سال یک بار باید یک مقاله مروری نوشته شود تا به شرح مزایا و معایب الگوریتم ها و معیارهای ارزیابی جدید در زمینه ی انطباق تصویر پرداخته شود تا بتواند دانشمندان را در جهت ارتقاء عملکرد فرآیند انطباق تصویر راهنمایی کند و راهگشای محققین جدید باشد. این موارد ذکر شده انگیزه ی نگارش مقاله مروری در این زمینه را فراهم می کند.

هدف ما در این مقاله، بررسی رویکردها، شرح روش ها و مراحل انطباق تصویر، توصیف بعضی الگوریتم های مهم و بهبودهایی که در زمینه ی ارتقاء دقت انطباق در آن ها انجام شده است. علاوه بر مرور روش های انطباق، یک سری آزمایش ها بر روی تصاویر طبیعی، تصاویر سنجش از دور اپتیکی و تصاویر چند مودی سنجش از دور جهت بررسی دقت تطبیق انجام می شود.

سازمان دهی مقاله به این صورت است که در بخش دوم به بررسی کاربردهای انطباق تصویر بر اساس شیوه امتساب، در بخش سوم به شرح جزئیات مراحل و روش های انطباق تصویر و در بخش های چهارم و پنجم به ترتیب، به دسته بندی انطباق و بررسی معیارهای ارزیابی انطباق پرداخته می شود.نتایج آزمایشات به منظور ارزیابی الگوریتم ها در بخش ششم و در نهایت به جمع بندی و جهت یابی آینده در بخش هفتم پرداخته می شود.

۲- کاربردهای انطباق تصویر

انطباق تصویر، کاربردهای گسترده ای در تصاویر سنجش از دور اپتیکی، پزشکی، بینایی کامپیوتر، تصاویر سنجش از دور SAR و تصاویر طبیعی دارد. در کل، کاربردهای آن را می توان بر طبق شیوه اکتساب تصویر به چهار گروه اصلی، زوایای متفاوت، زمان های متفاوت، حسگرهای متفاوت و انطباق تصویر به مدل تقسیم کرد که در ادامه به شرح مختصر هر یک از آن ها پرداخته می شود.

۱-۲- زوایای متفاوت

در این دسته، هدف انطباق دو تصویر است که از یک صحنه در زاویای متفاوت گرفته شده اند. در این روش، هدف رسیدن به بعد سوم تصویر، شناسایی یک شیء در تصویر و به دست آوردن اطلاعات کامل تری در مورد آن شیء مدنظر است. از آنجایی که با محدود بودن عدسی های دوربین نمی توان تصاویر پانوراما ایجاد کرد، می توان با استفاده از این روش، چنین تصاویری را ایجاد نمود. در شکل ۲ نمونه ای از این نوع انطباق مشاهده می شود.

۲-۲- زمان های متفاوت

در این دسته، هدف انطباق تصاویری است که از یک صحنه در زمان های متفاوت و تحت شرایط مختلفی گرفته شده است. در اینجا، هدف اصلی یافتن و ارزیابی تغییرات است. در این نوع تصاویر، انطباق تصویر به عنوان یک مرحله پیش پردازش در همه ی الگوریتم های شناسایی تغییرات استفاده می شود. برای مثال، در شبکیه چشم جهت تصویر برداری آنژیوگرافی فلورسین، یک یا دو تصویر قبل از تزریق رنگ سدیم فلورسین و چند عکس بعد از تزریق رنگ سدیم فلورسین در طول فواصل معین گرفته می شود که در شکل ۳ نشان داده شده است. جهت شناسایی و ارزیابی آسیب هایی که در شبکیه ایجاد شده، لازم است فرآیند انطباق به عنوان یک مرحله ی پیش پردازش انجام شود.

یک نمونه از انطباق در زوایای مختلف

 

حسگرهای متفاوت

در این دسته، هدف انطباق تصاویری است که از یک صحنه به وسیله حسگرهای متفاوت و در یک زمان یکسان گرفته شده است که به این نوع تصاویر، تاویر چند مودی می گویند. در این دسته از روش ها، هدف اصلی به دست آوردن اطلاعات کامل تر و دقیق تری از یک صحنه است که در تصاویر پزشکی و سنجش از دور اپتیکی و سنجش از دور SAR کاربرد دارد. برای مثال، تعیین موقعیت آناتومی یک تومور در پزشکی بسیار مهم است. تمایز بین تومور و بافت پیرامون آن، در تصاویر سی تی اسکن(CT) کم است. از طرفی تصاویر MRI توانایی خوبی در به تصویر کشیدن بافت های نرم دارند، در حالی که CT بافت سخت و SPECT ،PET کارکردها و فیزیولوژی را به خوبی در بدن نشان می دهند. استفاده هم زمان از تصاویر چند مودی در کنار هم کمک شایانی در فرآیند تشخیص و درمان برای پزشکان دارد. در این زمینه، طی سالیان متمادی، روش های گوناگون و متنوعی ارائه شده است. در شکل ۴ نمونه ای از این نوع انطباق مشاهده می شود.

حالت های متفاوت تصویر شبکیه

 

۴-۲- انطباق تصویر به مدل

در این دسته، هدف انطباق تصویری است که از یک صحنه با مدل آن گرفته شده است. مدل می تواند یک تصویر کامپیوتری از صحنه باشد. هدف اصلی در این نوع انطباق، مقایسه تصویر با مدل و تهیه اطلس است و برای رسیدن به این منظور، از انطباق بین موضوعی و درون شیوه ای استفاده می شود. یک نمونه ی کاربردی از این دسته، در تصویربرداری پزشکی جهت مقایسه تصویر بیمار با اطلس های دیجیتالی است. پس از بررسی کاربردهای فرآیند انطباق تصویر در این بخش، در بخش بعدی به شرح مراحل انطباق تصاویر پرداخته خواهد شد.

انطباق تصویر با حسگرهای متفاوت

 

۳- انطباق تصاویر و مراحل آن

به صورت کلی، دو روش تعاملی(پایه) و خودکار برای انجام عمل انطباق وجود دارد. در روش تعاملی، یک مجموعه از نقاط کنترلی در تصاویر به صورت دستی انتخاب می شوند و سپس، از این نقاط برای برآورد تابع تبدیل میان دو تصویر و نمونه برداری مجدد استفاده می کنند. این روش نیاز به یک اپراتور ماهر دارد. همچنین، انجام آن خسته کننده، تکراری و بسیار زمان بر است و همچنین با مشکل محدودیت دقت مواجه می شود. یکی دیگر از مشکلات تعاملی، مسئله اختلاف دیدگاه بین متخصصین است که بدین معناست که ممکن است متخصصین در انتخاب نقاط کنترلی اختلاف نظر داشته باشند و نقاط به دست آمده توسط آن ها منحصر به فرد نباشد؛ بنابراین، وجود روش های خودکار در انطباق، یک مسئله ی مهم است و روش های متعددی در این زمینه ارائه شده اند. علیرغم اینکه روش های گوناگونی برای انجام انطباق خودکار تصویر وجود دارد، اما اکثریت آن ها از مراحلی که در شکل ۵ مشاهده می شود، تشکیل شده اند که از مهم ترین مراحل انطباق تصویر، شناسایی ویژگی ها و تطبیق میان آن ها است. در ادامه به شرح هر یک از این مراحل پرداخته می شود.

دیاگرام مراحل انطباق تصویر

۱-۳- شناسایی ویژگی ها

به طور کلی روش های انطباق تصویر بر اساس نوع شناسایی ویژگی ها به دو دسته ی روش های مبتنی بر ناحیه و روش های مبتنی بر ویژگی در انطباق خودکار برای شناسایی ویژگی ها تقسیم می شوند که شکل ۶ یک جفت تصویر که در آن ویژگی ها شناسایی شده اند را نشان می دهد. در ادامه به شرح هر یک از این روش ها پرداخته می شود.

شناسایی ویژگی ها در تصویر مرجع و حس شده

 

۱-۱-۳- روش های مبتنی بر ناحیه

روش های مبتنی بر ناحیه، زمانی به کار می روند که تصاویر جزئیات مهم زیادی نداشته باشد. اطلاعات متمایز، به وسیله تفاوت شدت روشنایی مشخص می شوند. در این دسته از روش ها، هیچ ویژگی از تصویر شناسایی نمی شود و این روش ها روی مرحله تطبیق تصویر تأکید بیشتری دارند؛ بنابراین، اولین مرحله انطباق تصویر حذف می شوند. روش های مبتنی بر ناحیه نیاز به فضای جستجو و مقدار اولیه ی مناسب داشته و در مناطق با بافت یکنواخت ضعف دارند که جهت رفع این مشکل روش های مبتنی بر ویژگی پیشنهاد شد.

۲-۱-۳- روش های مبتنی بر ویژگی

در این رویکرد، ویژگی های تصاویر شناسایی می شوند و سپس تطبیق میان آن ها انجام می شود. از این دسته از روش ها، معمولاً زمانی استفاده می شود که اطلاعات ساختار محلی مهم تر از اطلاعات شدت روشنایی باشد. این روش نسبت به انحراف های بین تصاویر پایدار است. یک وِیژگی مناسب برای فرآیند تطبیق این است که باید نسبت به همسایگی های خود متمایز بوده و در میان دیگر وِیژگی ها، منحصر به فرد باشد و مستقل از اعوجاج هندسی و رادیومتری و پایدار در برابر نویز باشد. نوع وِیژگی هایی که در تصاویر انتخاب می شود، بستگی به نوع تصاویر دارد. به طور کلی، در تصاویر سه نوع ویژگی وجود دارد: ویژگی های نقطه ای، ویژگی های خطی و ویژگی های ناحیه ای. در ادامه به شرح هریک از این ویژگی ها پرداخته می شود.

– ویژگی های نقطه ای

گوشه ها و نقاط را می توان به عنوان ویژگی های نقطه ای در نظر گرفت. گوشه ها، نقاطی از تصویر هستند مه تغییرات شدت روشنایی آن ها نسبت به سایر همسایه های آن ها بسیار زیاد است. به طور کلی، برای استخراج ویژگی های نقطه ای نیاز به شناساگرهای گوشه و شناساگرهای کلیدی می باشد که شناساگرهای مُراوِک و هریس و SIFT نمونه ای از این شناساگرها می باشند که در ادامه به بررسی آن ها پرداخته می شود.

شناساگر گوشه مُراوِک

ایده مُراوِک برای تشخیص گوشه، استفاده از یک پنجره ی باینری کوچک (برای مثال ۳*۳) با مرکزیت پیکسل مورد بررسی است. با حرکت دادن این پنجره در چهار جهت اصلی (u,v) = (1,0) , (1,1) , (-1,-1) , (0, 1) میزان تغییرات شدت روشنایی بررسی می شود. اگر این میزان، در چهار جهت بررسی شده نسبت به سایر همسایه ها بیشتر باشد، آن پیکسل به عنوان گوشه در نظر گرفته می شود. این شناساگر دارای نقاط ضعفی است عبارت اند از:

چون شناساگر مُراوِک از پنجره باینری استفاده می کند، اگر پیکسلی نویزی باشد در مقدار نهایی شدت روشنایی، اثر زیادی می گذارد و ممکن است نقاط گوشه به درستی شناسایی نشوند. شناساگر مُراوِک در چهار جهت، مقدار شدت روشنایی را بررسی می کند در صورتی که نقاط گوشه، نقاطی است که در همه جهات تغییرات شدت روشنایی آن زیاد باشد. برای برطرف کردن نقاط ضعف شناساگر مُراوِک، شناساگر دیگری به نام شناساگر هریس پیشنهاد شده است که در ادامه به بررسی آن پرداخته می شود.

شناساگر هریس

شناساگر هریس توسط کریس هریس در سال ۱۹۸۸ پیشنهاد شد. این شناساگر، برای شناسایی گوشه از یک پنجره دایره ای هموار برای مثال پنجره گوسی استفاده می کند و سپس با استفاده از بسط تیلور، پنجره را در تمام جهت ها حرکت می دهد و مقدار شدت روشنایی را در تمام جهان بررسی می کند. این شناساگر، نسبت به مقیاس تغییر پذیر است یعنی ممکن است یک پیکسل در یک مقیاس تصویر به عنوان گوشه در نظر گرفته شود، اما همان پیکسل در مقیاس دیگر همان تصویر به عنوان گوشه در نظر گرفته نشود. یانگ و همکاران در سال ۲۰۱۳ برای انطباق تصاویر از الگوریتم هریس برای شناسایی ویژگی ها استفاده کردند. ژانگ و همکاران در سال ۲۰۱۳ از الگوریتم هریس برای شناسایی ویژگی ها در انطباق غیر سخت تصاویر ریه که با CT گرفته شده اند، استفاده کردند.

برای حل مشکل نقطه ضعف ذکر شده شناساگر هریس، یک الگوریتم به نام تبدیل ویژگی مقیاس ثابت پیشنهاد شد. در ادامه به بررسی بیشتر این الگوریتم پرداخته می شود. 

الگوریتم تبدیل ویژگی مقیاس ثابت

این الگوریتم در سال ۲۰۰۴ توسط لاو جهت انجام فرآیند تشخیص الگو در تصاویر اپتیکی ارائه شده است. الگوریتم SIFT هم شناساگر و هم توصیفگر است که مرحله استخراج ویژگی در آن خود شامل سه مرحله است؛ که مرحله استخراج اکسترمم های فضای مقیاس، بهبود دقت موقعیت و حذف اکسترمم های ناپایدار و در آخر تخصیص جهت به هر ویژگی که ایجاد شده است. الگوریتم SIFT دارای محدودیت هایی است که برای بهبود دادن این الگوریتم جهت ارتقاء دقت انطباق باید به نوع تصویر هم توجه کرد، زیرا انحراف هایی که بین تصاویر وجود دارد، با توجه به ماهیت تصاویر ممکن است، متفاوت باشد. در تصاویر سنجش از دور SAR به دلیل وجود نویز اسپکل و همچنین استفاده از فضای مقیاس گوسی در SIFT باعث می شود اغلب لبه ها و جزئیات ظریف در تصویر از بین برود که تأثیر قابل توجهی در تشخیص ویژگی ها دارد. برای غلبه بر مشکلات ذکر شده در  تصاویر سنجش از دور SAR، بهبود هایی در الگوریتم SIFT انجام شده است که در ادامه به بعضی از آن ها اشاره می شود. 

فلورا دلینگر و همکاران در سال ۲۰۱۵ جهت بهبود الگوریتم SIFT در تصاویر سنجش از دور SAR روش SAR-SIFT را معرفی کردند. این روش از دو مرحله کلی تشکیل شده است که ابتدا از روش نسبت به جای روش تفاضل برای محاسبه گرادیان استفاده می کند که این سبب می شود مقدار گرادیان در مناطق همگن تحت شرایط بازتاب مختلف فرقی نداشته باشد. سپس برای تطبیق تصاویر سنجش از دور SAR از یک الگوریتم SIFT مانند استفاده می شود که در این الگوریتم، برای شناسایی نقاط کلیدی از فضای مقیاس لاپلاس گوسی و برای تعیین جهت و ایجاد توصیفگرها از یک پنجره ی مدور استفاده می کند. این روش جهت انطباق تصاویر با زاویه متفاوت مناسب نیست. وانگ و همکاران در سال ۲۰۱۲ روش BFSIFT برای انطباق تصاویر سنجش از دور SAR را پیشنهاد کردند. در این روش، برای حفظ جزئیات در تصاویر سنجش از دور SAR فضای مقیاس گوسی ناهمسانگرد جایگزین فضای مقیاس گوسی در الگوریتم SIFT شده است که این فضای مقیاس با استفاده از فیلتر دوطرفه ایجاد شده است. از مزایای این روش، کاهش اثر نویز اسپکل در انطباق تصویر است اما زمان اجرا آن زیاد می باشد. جیان وی فن و همکاران در سال ۲۰۱۵ روش تبدیل ویژگی مقیاس ثابت مبتنی بر انتشار غیرخطی و تجانس فاز را برای انطباق تصویر سنجش از دور SAR پیشنهاد کردند. در این روش از انتشار غیرخطی جهت حفظ جزئیات مهم و ظریف در تصویر و از عملگر نسبت میانگین وزن شده نمایی برای محاسبه اطلاعات گرادیان و سپس از تجانس فاز برای حذف نقاط پرت استفاده می کند. از مزایای این روش، اندازه گرادیان در مناطق همگن تحت شرایط بازتاب مختلف اندکی تفاوت دارد اما برای تعیین جهت گرادیان معیار مناسبی ندارد. فنگ وانگ و همکاران در سال ۲۰۱۵، روش تبدیل ویژگی مقیاس ثابت گوسی ناهمسانگرد وفقی را برای انطباق تصاویر سنجش از دور SAR پیشنهاد کردند. در این روش، از فیلتر گوسی ناهمسانگرد در فضای مقیاس SIFT و تطبیق پایداری جهت گیری متعادل به ترتیب برای حفظ لبه ها و جزئیات مهم تصویر و حذف تطبیق های نادرست استفاده می کند. در این روش لبه ها در تصویر سنجش از دور SAR حفظ می شوند و در نهایت باعث ارتقا دقت انطباق تصویر سنجش از دور SAR می شود اما در این روش اندازه گرادیان در مناطق همگن تحت شرایط بازتاب مختلف، متفاوت است.

الگوریتم SIFT، در تصاویر سنجش از دور اپتیکی، دارای دو مشکل اصلی است که عبارت از کنترل پذیری پایین آن در تعداد ویژگی ها و عدم توجه به کیفیت و توزیع ویژگی های استخراج شده می باشد. ییکی از پارامترهای موثر در کنترل تعداد ویژگی ها در الگوریتم SIFT، میزان آستانه تمایز ویژگی ها (Tc) است که به علت حساسیت بسیار بالای آن در تعداد ویژگی های نهایی استخراج شده، در تصاویر مناسب نیست. در ضمن به علت عدم توجه این الگوریتم به مسئله توزیع مکانی و توزیع مقیاس ویژگی ها در اغلب موارد، پراکندگی ویژگی های استخراج شده، نامناسب است. 

در روشی برای استخراج ویژگی های SIFT با توزیع مکانی پیشنهاد شده است که در این روش به جای استخراج اکسترمم های تصویر DOG در همسایگی ۲۶ تایی خود، همسایگی های بزرگتری (۶۶ تایی) پیشنهاد کردند. با وجود مزایای این همسایگی بزرگ عتر، این روش دارای معایبی نیز می باشد. یکی از معایب این است که احتمال دارد باعث حذف بعضی از ویژگی های با کیفیت ولی با ساختار کوچک تصویر شوند. همچنین افزایش پیچیدگی محاسباتی آن نیز، بیشتر از الگوریتم SIFT پایه است. در روش SIFT تکرارشونده 

 

پاسخی بگذارید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *