Non-rigid image warping using Thin-plate spline interpolation

资 源 简 介

Non-rigid image warping using Thin-plate spline interpolation

详 情 说 明

薄板样条插值是一种常用于非刚性图像变形的数学工具，它通过模拟物理薄板的弯曲特性来实现平滑的几何变换。这种方法特别适用于需要保留局部细节的变形场景，比如医学图像配准或影视特效中的面部变形。

其核心原理是选取一组控制点（源点和目标点），通过最小化弯曲能量函数来求解最优变换。该能量函数同时考虑位移误差和薄板的物理弯曲程度，确保在满足控制点约束的同时，整个变形场尽可能平滑。与简单的线性变换相比，薄板样条能更好地处理非均匀的局部形变。

实际应用中，算法首先建立基于径向基函数的插值系统，然后求解线性方程组得到变换参数。这种方法的优势在于能够精确匹配所有控制点，同时在控制点之间产生自然的过渡效果。对于大型图像，通常会采用分区计算或快速近似算法来提升性能。

薄板样条变形在生物特征识别、遥感图像处理和计算机动画等领域都有重要应用，特别是当处理对象存在弹性形变（如器官、布料或面部表情）时，这种方法比刚性变换更能保持物体的自然形态。