基于双特征高斯混合模型和双约束空间变换的配准

来源：软件学报杂志2018年第11期北京时间：

作者：魏梓泉,杨扬,张愫,杨昆

单位：魏梓泉，云南师范大学 信息学院, 云南 昆明 65050011,杨扬，云南师范大学 信息学院, 云南 昆明 650500;西部资源环境地理信息技术教育部工程研究中心(云南师范大学), 云南 昆明 65050002,张愫，云南师范大学 信息学院, 云南 昆明 650500;西部资源环境地理信息技术教育部工程研究中心(云南师范大学), 云南 昆明 65050003,杨昆，云南师范大学 信息学院, 云南 昆明 650500;西部资源环境地理信息技术教育部工程研究中心(云南师范大学), 云南 昆明 65050004

摘要：非刚性点集配准是当前多个领域中的一项重要研究问题.现今流行的配准算法通常使用基于单一特征的对应关系评估与包含单一约束条件的空间变换更新，而单特征与单约束限制了其配准效果与应用领域.提出了一种基于双特征高斯混合模型和双约束空间变换的非刚性点集配准算法.首先定义了双特征描述子，并用全局特征和局部特征构建它；随后，基于此描述子将高斯混合模型改进为双特征高斯混合模型.定义了局部结构约束项，并与全局结构约束项分别维护点集在进行空间变换更新时的局部与全局结构稳定.通过交替进行基于双特征高斯混合模型评估点集之间的对应关系和基于高斯径向基函数（Gaussian radial basis function）更新双约束空间变换，使该算法准确地完成非刚性点集配准.通过人造点集配准、CMU序列图像配准、遥感图像配准、IMM人脸数据配准和真实图像特征点配准对该算法进行了性能测试，同时也与当前流行的8种算法进行了性能比较实验，该算法展现出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.

关键词：高斯混合模型;非刚性点集配准;混合特征;对应关系评估;空间变换更新

基金资助：国家自然科学基金（41661080）；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（ky2016-114）；国家级大学生创新创业项目（201710681017）