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レジストレーション推定アプリを使用したイメージのレジストレーション

この例では、レジストレーション推定アプリを使用してイメージのペアの位置合わせを行う方法を説明します。レジストレーション推定には、特徴ベース、強度ベース、非剛体のレジストレーション アルゴリズムを使用するいくつかのレジストレーション手法があります。次の例は、アプリでイメージをレジストレーションするまでの 1 つの道筋を示しています。

レジストレーション推定アプリへのイメージの読み込み

位置のずれた 2 つのイメージをワークスペースに作成します。この例では、固定イメージ I を時計回りに 30 度回転して移動イメージ J を生成しています。

I = imread('cameraman.tif');
J = imrotate(I,-30);

レジストレーション推定アプリを開きます。MATLAB® ツールストリップで [アプリ] タブを開き、[画像処理とコンピューター ビジョン] の下にある [レジストレーション推定] をクリックします。レジストレーション推定はコマンド ラインから開くこともできます。

registrationEstimator

レジストレーション推定アプリにイメージを読み込みます。[イメージの読み込み] をクリックして、[ワークスペースから読み込み] オプションを選択します。[移動イメージ] ダイアログ ボックスで、変換するイメージを選択します。[固定イメージ] ダイアログ ボックスで、ターゲット方向のイメージを選択します。この例のイメージには、空間参照情報や初期変換オブジェクトはありません。続行するには、[開始] をクリックします。

詳細は、レジストレーション推定アプリへのイメージの読み込みを参照してください。

アプリケーションでイメージのオーバーレイが表示されます。既定の緑とマゼンタの配色によって固定イメージが緑、移動イメージがマゼンタで示されます。2 つのイメージが同様の強度をもつ領域のオーバーレイはグレーに見えます。その他のオーバーレイ スタイルを調べると、レジストレーション結果の可視化に役立ちます。

3 つのレジストレーションの試行 Phase CorrelationFeature: MSERFeature: SURF が履歴一覧に事前に読み込まれています。履歴一覧にある特徴ベースの手法をクリックすると、赤と緑の一連のドットが黄のラインで結ばれているのが表示されます。これらの点はイメージの位置合わせに使用された、マッチした特徴です。

初期レジストレーション推定の取得

既定の設定でレジストレーションの試行を開始します。履歴一覧にある事前に読み込まれた各試行をクリックし、[イメージ レジストレーション] をクリックします。

レジストレーションが終了したら、イメージ オーバーレイが新しい結果で更新されます。各試行の画質メトリクスと計算時間が履歴一覧に表示されます。画質メトリクスは ssim に大まかに基づくもので、レジストレーションの品質を総合的に推定できます。レジストレーションの手法や設定が異なると、画質のスコアは同様の場合でも、誤差が現れるイメージ領域は異なります。どのレジストレーション手法が最も条件を満たすかは、目視による検査で確認できます。

メモ

レジストレーション オプティマイザーのランダム性により、画質メトリクス、レジストレーションされたイメージおよび幾何学的変換は、同一のレジストレーション設定であっても、試行間でわずかに変化する可能性があります。

別のレジストレーション手法を使用するには、[手法] メニューで選択します。詳細は、レジストレーション推定アプリでサポートされる手法を参照してください。

レジストレーション設定の改善

初期レジストレーション推定が得られたので、レジストレーション設定を調整して位置合わせの質を改善します。使用可能な設定の詳細については、レジストレーション推定アプリのレジストレーション設定の調整を参照してください。

この例を続けて使用し、MSER 試行の設定を調整します。検出された特徴の数やマッチした特徴の画質を個別に増加させて、どちらがレジストレーションの品質を高めるかを確認します。

検出された特徴の数を増やすために、履歴一覧の 2 番の Feature: MSER 試行をクリックします。右のパネルで、[検出された特徴の数] のスライダーを右に動かし、特徴の数を増やします。これらの新しい設定によって 2.1 の番号が振られた試行ドラフトが履歴一覧に生成されることが観察されます。予測したとおり、イメージ オーバーレイでもマッチした特徴が増加しています。

これらの設定でレジストレーションを実行するには、[イメージ レジストレーション] をクリックします。

更新されたオーバーレイは、既定の設定を使用した MSER 試行よりも、イメージのエッジに沿った誤差が減少しています。新しい設定を使用すると、イメージ全体にかかるマゼンタの色合いが薄まります。画質メトリクスも改善しています。

マッチした特徴の画質の向上による効果を確認するために、履歴一覧で Feature: MSER 試行の 2 (2.1 でなく) をクリックします。右のパネルで、[マッチした特徴の性質] のスライダーを右に動かし、画質を上げます。2.2 の番号が振られたもう 1 つの試行ドラフトが履歴一覧に表示されます。イメージ オーバーレイには、より少ない数の高画質のマッチした点が表示されます。

これらの設定を使用したレジストレーションを確認するには、[イメージ レジストレーション] をクリックします。

この試行は、他の MSER 試行と比較すると、頭と腕の左側に沿った誤差が多く、一方でイメージのエッジに沿った誤差は減少しています。これらの新しい設定によって画質メトリクスは改善されましたが、どのような設定が用途に適しているかは、主観的な解析をとおして決定します。

検出された特徴の数とマッチしたペアの画質のさまざまな組み合わせを調べてください。イメージが取得された条件が判明している場合は、別の変換タイプを選択するか、[回転あり] オプションをオフにすることもできます。非剛体変換を使用する後処理は、高度なワークフローで提供されています。

レジストレーション結果のエクスポート

条件を満たすレジストレーションが見つかった場合、レジストレーションされたイメージと幾何学的変換をワークスペースにエクスポートします。

この例では、試行 2.1 の品質が最も高く、大幅に位置のずれた領域も存在しないため、この試行を選択してエクスポートします。履歴一覧で試行 2.1 をクリックし、[エクスポート] をクリックして [イメージのエクスポート] を選択します。[ワークスペースにエクスポート] ダイアログ ボックスで、レジストレーション出力に名前を割り当てます。出力は、最終レジストレーション イメージと幾何学的変換を含む構造体です。

レジストレーション結果は、イメージ シーケンス内の複数のフレームへの同様のレジストレーションの適用に利用できます。詳細については、レジストレーション推定アプリからの結果のエクスポートを参照してください。