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针对水波纹对水下目标物体成像造成的扭曲、畸变等问题,通过改进相似测度和最优化方法,提出一种从多帧扭曲的图像中恢复出目标物体的迭代配准算法。通过相关系数法对序列图像进行选取,用区域归一化互信息作为相似测度,将拟牛顿差分进化作为优化算法,对序列和其均值图像进行基于B样条自由变换模型的迭代配准,得出运动网格,由网格变化进而得到无扭曲的图像,配准后的图像通过稀疏去噪消除噪声对图像质量的影响。实验结果表明,与传统的图像配准算法相比,该算法能缩短配准时间、提高配准精度、增强图像视觉效果。