一種基於自適應權重多尺度窗口的任意點匹配算法
2023-04-22 23:44:11
一種基於自適應權重多尺度窗口的任意點匹配算法
【專利摘要】本發明公開一種基於自適應權重多尺度窗口的任意點匹配算法，該匹配算法包括如下步驟：1)讀取模板圖像；2)讀取待匹配圖像；3)點選目標點；4)獲取搜索路徑；5)逐步選取搜索路徑上的點；6)計算自適應權重多尺度窗口匹配值；7)判斷搜索路徑搜索是否完成；8)選擇最佳匹配點。本發明的匹配算法提出使用多個尺度的窗口可將簡單的、複雜的情況均包含在內，綜合了傳統兩種算法的優點，而根據不同尺度窗口內的像素分布信息自適應調整各個窗口的權重係數，實現較好的自適應局部匹配效果。
【專利說明】-種基於自適應權重多尺度窗口的任意點匹配算法
【技術領域】
[0001] 本發明屬於圖像處理與模式識別領域中的立體匹配技術範疇，尤其涉及一種基於 自適應權重多尺度窗口的任意點匹配算法。
【背景技術】
[0002] 在立體匹配領域中，立體圖像由在不同位置不同視角的兩攝像機對同一場景拍攝 得到。通過在兩圖像中查找的任意點對位置信息得到點對的視差估計，進而可以根據視差 獲取深度信息。尋找任意點對是立體匹配技術的關鍵步驟。目前立體匹配技術主要分為全 局匹配算法和局部匹配算法。全局匹配算法包括：基於圖割理論的匹配算法、置信傳播算 法、SGBM等，主要通過構建能量函數E(d)，最小化能量函數E(d)尋找點坐標。局部匹配算 法主要通過各種相容性在點坐標的局部鄰域尋找相似性最高的點局部鄰域，局部鄰域的中 心點即為匹配點坐標。
[0003] 目前立體匹配中的局部匹配算法中主要通過鄰域內像素信息尋找最佳匹配點。其 中鄰域大小、形狀的選取對最終匹配結果有很大影響。對於三維中平坦區域，鄰域窗口大小 越大，則包含的周圍信息越多，越有利於匹配的完成；然而對於遮擋區域，存在深度差異較 大的多個物體區域時，鄰域窗口大小越小，越能減小周圍信息對邊緣的平滑效應，越利於匹 配的完成。
[0004] 為解決上述問題，目前的方法是，1.採用判斷當前點的情況分別選擇不同尺度的 窗口進行匹配；2.採用提取點周圍輪廓確定不規則窗口的方法，但都無法很好解決問題。
[0005] 有鑑於上述現有的匹配算法存在的缺陷，本發明人基於從事此類產品設計製造多 年豐富的實務經驗及專業知識，並配合學理的運用，積極加以研究創新，以期創設一種新型 基於自適應權重多尺度窗口的任意點匹配算法，使其更具有實用性。經過不斷的研究、設 計，並經反覆試作樣品及改進後，終於創設出確具實用價值的本發明。
【發明內容】
[0006] 本發明的主要目的在於，克服現有的匹配算法存在的缺陷，而提供一種新型基於 自適應權重多尺度窗口的任意點匹配算法，實現良好的自適應局部匹配效果，從而更加適 於實用，且具有產業上的利用價值。
[0007] 本發明的目的及解決其技術問題是採用以下技術方案來實現的。依據本發明提出 的基於自適應權重多尺度窗口的任意點匹配算法，該匹配算法包括如下步驟：
[0008] 1)讀取模板圖像；
[0009] 2)讀取待匹配圖像；
[0010] 3)點選目標點；
[0011] 4)獲取搜索路徑；
[0012] 5)逐步選取搜索路徑上的點；
[0013] 6)計算自適應權重多尺度窗口匹配值；
[0014] 7)判斷搜索路徑搜索是否完成；
[0015] 8)選擇最佳匹配點。
[0016] 更具體的，前述的基於自適應權重多尺度窗口的任意點匹配算法，所述步驟2)中 讀取待匹配圖像時，待匹配圖像由攝像機在不同角度下拍攝同一場景得到。
[0017] 更具體的，前述的基於自適應權重多尺度窗口的任意點匹配算法，所述步驟3)點 選目標點為在模板圖像中選擇需要匹配點P。
[0018] 更具體的，前述的基於自適應權重多尺度窗口的任意點匹配算法，所述步驟4)獲 取搜索路徑為利用SIFT匹配點對計算不同視角拍攝的兩圖像間的基本矩陣，獲得目標點 在待匹配圖像中的極線，確定搜索路徑。其中SIFT是指尺度不變特徵轉換，是用於圖像處 理領域的一種描述子。這種描述具有尺度不變性，可在圖像中檢測出關鍵點。是一種局部 描述子。
[0019] 更具體的，前述的基於自適應權重多尺度窗口的任意點匹配算法，所述不同視角 拍攝的兩圖像分別為模板圖像和待匹配圖像。
[0020] 更具體的，前述的基於自適應權重多尺度窗口的任意點匹配算法，所述步驟5)逐 步選取搜索路徑上的點為在待匹配圖像搜索路徑上，以步階為1像素逐步搜索待匹配點q。
[0021] 更具體的，前述的基於自適應權重多尺度窗口的任意點匹配算法，所述步驟6)計 算自適應權重多尺度窗口匹配值為根據公式
[0022] 計算匹配點p和待匹配點q間自適應權重多尺度窗口相似度值，式中Wi
[0023]
【權利要求】
1. 一種基於自適應權重多尺度窗口的任意點匹配算法，其特徵在於，該匹配算法包括 如下步驟： 1) 讀取模板圖像； 2) 讀取待匹配圖像； 3) 點選目標點； 4) 獲取搜索路徑； 5) 逐步選取搜索路徑上的點； 6) 計算自適應權重多尺度窗口匹配值； 7) 判斷搜索路徑搜索是否完成； 8) 選擇最佳匹配點。
2. 根據權利要求1所述的基於自適應權重多尺度窗口的任意點匹配算法，其特徵在 於，所述步驟2)中讀取待匹配圖像時，待匹配圖像由攝像機在不同角度下拍攝同一場景得 到。
3. 根據權利要求1所述的基於自適應權重多尺度窗口的任意點匹配算法，其特徵在 於，所述步驟3)點選目標點為在模板圖像中選擇需要匹配點p。
4. 根據權利要求1所述的基於自適應權重多尺度窗口的任意點匹配算法，其特徵在 於，所述步驟4)獲取搜索路徑為利用SIFT匹配點對計算不同視角拍攝的兩圖像間的基本 矩陣，獲得目標點在待匹配圖像中的極線，確定搜索路徑。
5. 根據權利要求4所述的基於自適應權重多尺度窗口的任意點匹配算法，其特徵在 於，所述不同視角拍攝的兩圖像分別為模板圖像和待匹配圖像。
6. 根據權利要求1所述的基於自適應權重多尺度窗口的任意點匹配算法，其特徵在 於，所述步驟5)逐步選取搜索路徑上的點為在待匹配圖像搜索路徑上，以步階為1像素逐 步搜索待匹配點q。
7. 根據權利要求1、3或6所述的基於自適應權重多尺度窗口的任意點匹配算法，其特 徵在於，所述步驟6)計算自適應權重多尺度窗口匹配值為根據公式
計算匹配點P和待匹配點q間自適應權重多尺度窗口相似度值，式中&為第i個尺度 窗口的權重係數。
8. 根據權利要求1所述的基於自適應權重多尺度窗口的任意點匹配算法，其特徵在 於，所述步驟7)中判斷搜索路徑搜索是否完成時，若搜索完成，執行第8)步，若未完成，重 復執行第5)步。
【文檔編號】G06T7/00GK104112270SQ201410201873
【公開日】2014年10月22日 申請日期:2014年5月14日 優先權日:2014年5月14日
【發明者】胡伏原, 季劍嵐, 程成, 姒紹輝, 顧亞軍, 翟金鑫 申請人:蘇州科技學院