基于最大互信息的MATLAB图像配准系统

资 源 简 介

本MATLAB项目实现了基于最大互信息的图像配准算法，能够自动对齐存在平移、旋转或尺度差异的灰度图像。系统通过优化互信息指标寻找最优空间变换参数，实现参考图像与浮动图像的高精度配准。

详 情 说 明

基于最大互信息的图像配准MATLAB实现系统

项目介绍

本项目实现了一种基于最大互信息原理的图像配准算法，能够自动对齐两幅存在平移、旋转或尺度差异的图像。系统通过优化互信息指标，寻找最佳的空间变换参数，使参考图像与浮动图像达到最大统计依赖性。该系统特别适用于多模态医学图像（如MRI与CT）的融合应用，并提供配准结果的精度评估与可视化功能。

功能特性

• 核心配准算法：基于最大互信息（MI）或归一化互信息（NMI）作为相似性测度
• 优化策略：采用Powell优化算法或梯度下降法进行参数空间搜索
• 空间变换支持：支持平移、旋转和缩放变换
• 图像重采样：使用双线性插值实现高质量的图像变换
• 多模态兼容：专为灰度图像的多模态配准设计
• 结果评估：提供归一化互信息最终值和均方误差等精度指标
• 可视化输出：生成配准对比图、互信息收敛曲线和变换参数显示

使用方法

基本配准流程

1. 准备输入图像：

- 参考图像：单通道灰度图像（.jpg/.png/.tiff格式） - 浮动图像：单通道灰度图像（需与参考图像维度一致） - 可选：提供初始变换参数（平移向量、旋转角度、缩放系数）

1. 执行配准：

- 运行主程序，系统将自动进行参数优化和图像配准

1. 获取输出结果：

- 配准后的图像矩阵 - 最优变换参数（平移量、旋转角、缩放比） - 互信息收敛曲线图 - 配准精度评估报告

参数配置

用户可通过修改配置参数调整配准行为，包括：

• 优化算法选择（Powell/梯度下降）
• 互信息计算方式（MI/NMI）
• 收敛阈值和最大迭代次数
• 变换参数搜索范围

系统要求

• MATLAB版本：R2018a或更高版本
• 必要工具箱：Image Processing Toolbox
• 内存要求：至少4GB RAM（建议8GB以上用于处理高分辨率图像）
• 存储空间：至少500MB可用空间

文件说明

主程序文件整合了系统的核心功能流程，包括图像读取与预处理、互信息计算模块的调用、优化算法的执行控制、空间变换与图像重采样操作、配准精度评估计算，以及所有结果的可视化输出生成。该文件作为整个系统的入口点，协调各功能模块协同工作，完成从输入到输出的完整配准流程。