[發明專利]一種圖像匹配方法

無效

• 申請號: 200910039491.X
• 申請日: 2009-05-15
• 公開（公告）號: CN101556695A
• 公開（公告）日: 2009-10-14
• 發明（設計）人: 程良倫;江偉歡;衷柳生;陳偉;陳聰傳
• 申請（專利權）人: 廣東工業大學
• 主分類號: G06T7/00
• 分類號: G06T7/00
• 代理公司: 廣州粵高專利代理有限公司
• 代理人: 林麗明

技術領域

本發明屬于圖形處理方法，尤其涉及一種圖像匹配方法。

背景技術

隨著科學技術的發展，圖像匹配已成為圖像信息處理領域中一項非常重要的技術。現在約40％的機器視覺應用中需要用到圖像匹配技術，所涉及的應用領域從工業檢測到導彈的地形匹配、光學和雷達的圖像跟蹤、工業流水線的自動監控、工業儀表的自動監控、資源分析、氣象預報、醫療診斷、交通管理、文字識別以及圖像檢索等。圖像匹配研究涉及到了圖像采集、圖像預處理、圖像分割、特征提取等，并且與計算機視覺、多維信號處理和數值計算方法等緊密結合。它也是其它一些圖像分析技術，如立體視覺、運動分析、數據融合等的基礎：正因為其應用的廣泛性，新的應用和新的要求逐步產生，使得匹配算法的研究逐步走向深入，出現了快速、穩定、魯棒性好的匹配算法。因此，對現有匹配算法展開分析對于實際工程提高圖像處理質量和識別精度具有非常重要的意義。

歸一化互相關匹配算法通過計算模板和待匹配圖像的灰度歸一化互相關系數，即互相關值來確定匹配的程度。互相關法可以克服由于圖像采集和系統誤差帶來的灰度畸變和幾何畸變(平移變形和旋轉)。

傳統的灰度歸一化互相關系數匹配算法存在匹配時間太長的缺點。其匹配和搜索定位過程，是遍歷檢測圖像上的所有搜索位置，計算每個位置的相關值，相關值最大的位置即匹配位置。匹配時間是兩個數值的乘積，一個是搜索范圍的像素個數，另一個是計算一個搜索位置相關系數所花費的時間，后者取決于模板圖像的大小，即模板圖像的像素個數。這個方法的缺點是匹配過程計算量大，需要花費大量時間，模板圖像的越大或檢測圖像搜索范圍越大，所需要的時間呈k²l²的倍數增長，k和l分別為模板圖像和檢測圖像的增大倍數。如果搜索范圍和模板圖像都增大為原來的兩倍，匹配時間將是原來的16倍。

發明內容

針對現有技術存在的問題，本發明提供一種匹配時間更短、計算量更小的圖像匹配方法。

為實現上述目的，本發明的技術方案為：一種圖像匹配方法，其包括以下步驟：(1)利用圖像采集器采集待匹配圖像，并從圖像處理器中調出模板圖像；(2)將待匹配圖像和模板圖像在寬度和高度方向均縮小一倍；(3)重復步驟(2)，直到匹配圖像和模板圖像達到指定的尺寸，在縮小的圖像上使用灰度歸一化互相關匹配獲得最佳匹配位置(x，y)；(4)返回到上一級縮小一倍的圖像上在(2x-1～2x+1，2y-1～2y+1)范圍內的9個搜索位置再進行進一步的匹配，獲得新的最佳匹配位置(x，y)；(5)重復步驟(4)，直到返回到第一級圖像，即原圖像，進行最后的匹配，獲得的最佳匹配位置及匹配值。

上述步驟(3)中，灰度歸一化互相關匹配是將一定大小的待匹配圖像各個像素的灰度矩陣，與模板圖像的所有可能窗口的灰度陣列，按預設的相似性度量方法進行搜索比較，并進行互相關值匹配。

互相關值最大時的搜索窗口位置決定模板圖像在待匹配圖像中的位置歸一化互相關系數的計算公式如下式所示，