採用有方向的特徵線實現圖像匹配的方法
2024-02-29 11:09:15
專利名稱：採用有方向的特徵線實現圖像匹配的方法
技術領域：
本發明涉及圖像處理領域。
背景技術：
為了尋求一種高效可靠的圖像匹配算法，使其具有尺度無關，抗旋轉、光照變化和圖像輕微畸變的特性，對基於特徵的景象匹配算法進行了研究。基於圖像特徵的景象匹配是利用提取的特徵點或線或區域來表徵圖像，由此圖像信息被大大減少，特徵的選取和特徵對的匹配是特徵型景象匹配技術的兩個關鍵問題。常用的特徵型景象匹配算法包括角點匹配算法，邊緣匹配算法等，現階段，比較具有代表性的解決景象匹配問題的優秀的特徵型算法是SIFT算法，SIFT特徵是圖像的局部特徵，由其算法的特點，該特徵對旋轉、尺度縮放、亮度變化保持不變性，對視角變化、仿射變換、噪聲也保持一定程度的穩定性，特徵點具有很好的獨特性以相互區分，但特徵型景象匹配算法最明顯的特點就是運算時間與運算精度之間的相互矛盾表現非常明顯，精度高的特徵型景象匹配算法往往需要犧牲時間和空間來計算和存儲關鍵點的各種信息用於後續的匹配，比如SIFT方法每個特徵點的提取都需要在多個尺度空間卷積之後在多個尺度空間和多個二維圖像空間進行比較計算，之後每個SIFT關鍵點都需要1 維的向量進行描述，每兩個關鍵點的比較都是1 維向量之間的比較，特徵點得到的越多，速度越慢。SIFT算法具有很好的匹配性能，其犧牲存儲空間和計算時間換來特徵點的獨特性與匹配精度，而且SIFT算法提取的部分特徵點並不具有直觀的視覺意義，而且基於特徵點的算法往往受噪聲影響比較嚴重，不適合於帶有噪聲圖像的匹配。
發明內容
本發明為解決現有基於特徵線的圖像匹配方法無法實現對圖像的旋轉和尺度縮放無關的特性，並且在提取特徵點的過程中抗幹擾能力低的問題，提供一種採用有方向的特徵線實現圖像匹配的方法。採用有方向的特徵線實現圖像匹配的方法，該方法由以下步驟實現步驟一、採用六組帶有方向的條形濾波器對圖像進行濾波，獲得六組特徵線；步驟二、採用連通域的方法判斷步驟一獲得的特徵線的長度，去掉所述特徵線中五個像素以內的特徵線，獲得剩餘部分的特徵線；步驟三、以步驟二獲得剩餘部分特徵線中每個特徵線的中心為圓點，以所述每個特徵線的長度及方向為基準建立極坐標系，獲得極坐標圖像；步驟四、將步驟三獲得的極坐標圖像按特徵線分為六組，將相鄰兩組特徵線進行圖像的匹配，獲得匹配的特徵線對；步驟五、採用步驟四獲得的特徵線對計算出圖像的變換參數，實現圖像匹配。本發明的有益效果本發明所述基於特徵線的圖像匹配方法具有旋轉縮放無關的特性，本發明可以完成複雜背景下圖像間的匹配，並具有很好的魯棒性，匹配精度優於1個像素，本發明克服了旋轉和尺度的縮放，滿足自動圖像匹配的穩定可靠、精度高、抗幹擾能力強的要求。
圖1為本發明所述的採用有方向的特徵線實現圖像匹配的方法中六組條形濾波器濾波後得到六組特徵線示意圖；其中(b)、(c)、(d)、(e)、(f)和(g)為(a)的濾波後的特徵線示意圖；圖2為圖1中(a)的尺度變化時以每個特徵線為基準建立的極坐標系示意圖；圖3為圖1中(a)變化不同尺度時以每條特徵線鄰域建立的極坐標圖像對比示意圖；圖4中(a)和(b)分別為現有SIFT算法與本發明所述方法在噪聲圖像匹配的比較示意圖；圖5為採用本發明所述的方法實現圖像匹配的示意圖。
具體實施例方式具體實施方式
一、採用有方向的特徵線實現圖像匹配的方法，該方法由以下步驟實現步驟一、採用六組帶有方向的條形濾波器對圖像進行濾波，獲得六組特徵線；步驟二、採用連通域的方法判斷步驟一獲得的特徵線的長度，去掉所述特徵線中五個像素以內的特徵線，獲得剩餘部分的特徵線；步驟三、以步驟二獲得剩餘部分特徵線中每個特徵線的中心為圓點，以所述每個特徵線的長度及方向為基準建立極坐標系，獲得極坐標圖像；步驟四、將步驟三獲得的極坐標圖像按特徵線分為六組，將相鄰兩組特徵線進行圖像的匹配，獲得匹配的特徵線對；步驟五、採用步驟四獲得的特徵線對計算出圖像的變換參數，實現圖像匹配。本實施方式中步驟一所述的六組帶有方向的條形濾波器為不同方向的濾波器。本實施方式中將步驟四獲得匹配的特徵線對的位置信息代入圖像變換矩陣中，獲得兩幅圖像的變換參數，採用最小二乘法去掉誤匹配的特徵線對。實現圖像的匹配。
具體實施方式
二、結合圖1至圖5說明本實施方式，本實施方式為具體實施方式
一所述的採用有方向的特徵線實現圖像匹配的方法的實施例本實施例建立類似人眼視覺皮層濾波器組，所述濾波器組使用不同方向、不同尺寸和相位的濾波器組，擬定經過六個濾波器組成的濾波器組，每一種都是一個水平的條形濾波器旋轉後的樣式，在水平方向的高斯濾波器權值是_1，2，-1，它們在χ方向和y方向的 sigma不同，χ方向上sigma都是2，y方向sigma都是1，結合圖1，尺度為7*7的高斯條形濾波器，其矩陣形式如下
f,=
權利要求
1.採用有方向的特徵線實現圖像匹配的方法，其特徵是，該方法由以下步驟實現 步驟一、採用六組帶有方向的條形濾波器對圖像進行濾波，獲得六組特徵線； 步驟二、採用連通域的方法判斷步驟一獲得的特徵線的長度，去掉所述特徵線中五個像素以內的特徵線，獲得剩餘部分的特徵線；步驟三、以步驟二獲得剩餘部分特徵線中每個特徵線的中心為圓點，以所述每個特徵線的長度及方向為基準建立極坐標系，獲得極坐標圖像；步驟四、將步驟三獲得的極坐標圖像按特徵線分為六組，將相鄰兩組特徵線進行圖像的匹配，獲得匹配的特徵線對；步驟五、採用步驟四獲得的特徵線對計算出圖像的變換參數，實現圖像匹配。
2.根據權利要求1所述的採用有方向的特徵線實現圖像匹配的方法，其特徵在於，步驟一所述的六組帶有方向的條形濾波器為不同方向的濾波器。
全文摘要
採用有方向的特徵線實現圖像匹配的方法，涉及圖像處理領域，它解決現有基於特徵線的圖像匹配方法無法實現對圖像的旋轉和尺度縮放無關的特性，並且在提取特徵點的過程中抗幹擾能力低的問題，本發明採用六組帶有方向的條形濾波器對圖像進行濾波，採用連通域的方法判斷特徵線的長度，去掉所述特徵線中五個像素以內的特徵線，獲得剩餘部分的特徵線；以剩餘部分特徵線中每個特徵線的中心為圓點，以所述每個特徵線的長度及方向為基準建立極坐標系，獲得極坐標圖像；將極坐標圖像按特徵線分為六組，將相鄰兩組特徵線進行圖像的匹配，根據特徵線對計算出圖像的變換參數，實現圖像匹配。本發明可以完成複雜背景下圖像間的匹配，並具有很好的魯棒性。
文檔編號G06K9/64GK102254190SQ201010585278
公開日2011年11月23日 申請日期2010年12月13日 優先權日2010年12月13日
發明者張葉, 曲宏松, 王延傑 申請人:中國科學院長春光學精密機械與物理研究所