[發明專利]一種基于鄰域上下文特征的模板匹配方法

無效

• 申請號: 201010111147.X
• 申請日: 2010-02-05
• 公開（公告）號: CN101794394A
• 公開（公告）日: 2010-08-04
• 發明（設計）人: 桑農;高常鑫;唐奇伶;高峻;笪邦友;黃銳;孫彬;蔣良衛
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: G06K9/64
• 分類號: G06K9/64
• 代理公司: 華中科技大學專利中心 42201
• 代理人: 李智

技術領域

本發明屬于圖像處理方法，具體涉及一種基于鄰域上下文特征的模 板匹配方法，用于檢測目標部件。

背景技術

模板匹配是圖像處理中經典的方法，其中模板就是一幅已知的小圖 像，在目標檢測任務中模板是一個目標的實例；模板匹配就是在一幅大 圖像中搜索目標，確定其坐標位置，在目標部件的檢測任務中就是要找 到該部件在目標中出現的位置。在模板匹配中，這個待匹配的目標圖像 稱為場景圖像。比如，在執行汽車輪胎檢測的任務，模板就是一幅汽車 輪胎的圖像，而一個汽車的圖像就是待匹配的場景圖像，模板匹配就是 根據這個模板的信息在汽車場景圖像中找到輪胎，并確定其位置。

模板匹配的搜索過程就是將模板疊放在大圖像上平移，模板覆蓋被 搜索圖的那個區域叫做子圖。傳統的模板匹配方法是基于灰度值的，即 通過度量模板與子圖之間的灰度相關性來確定目標的位置，這種方法有 很大的局限性，比如光照變化等情況對于圖像灰度值的影響是很大的。 因此有很多基于特征的模板匹配方法，利用模板與子圖的特征之間的相 關性來確定目標位置，因為特征的魯棒性，在一定程度上提高了匹配的 性能?；谔卣鞯哪０迤ヅ浞椒ㄒ呀浽谀繕藱z測任務中得到廣泛的應用。 但目標部件一般情況下比較小，分辨率比較低，因此經常會出現檢測錯 誤的情況。

發明內容

本發明的目的是提出一種基于鄰域上下文的模板匹配方法，考慮了 目標部件周圍信息的約束，提高目標部件檢測的準確性。

一種基于鄰域上下文的模板匹配方法，具體步驟為：

(1)計算模板的鄰域上下文特征；

(2)對場景圖像逐像素點遍歷提取搜索子圖，對于每一搜索像素 點，計算其對應搜索子圖的鄰域上下文特征，如果該搜索子圖與模板的 鄰域上下文特征相同，則計算該搜索子圖與模板的灰度相關性，并將該 像素點記為候選點；

(3)在各候選點中，選擇其對應搜索子圖與模板圖像的灰度相關 性最大的候選點，記為最終的目標部件位置；

其中，模板或搜索子圖的鄰域上下文特征是指模板或搜索子圖的平 均灰度值與它們鄰域上下文區域中其它八個子區域的平均灰度值的比較 結果；模板或搜索子圖的鄰域上下文區域是指以模板或搜索子圖為中心， 寬度和高度分別為模板或搜索子圖的寬度和高度的3倍的區域，鄰域上 下文區域被平均分為九個子區域，其中中間一個為模板或搜索子圖。

本發明采用的搜索過程中，考慮了模板中目標部件的鄰域上下文信 息的約束，只在滿足該約束的位置計算模板與子圖的相關性。因為目標 部件一般情況下比較小、分辨率比較低，檢測錯誤率比較高。但是在目 標部件檢測任務中，目標的部件周圍一般都有比較一致的模式(比如在一 般的汽車側面圖像中，汽車的前輪上面是車身，而下面則是地面)，因此 需要考慮目標部件的鄰域上下文信息。本發明采用的模板匹配方法在檢 測目標部件中利用了模板的鄰域上下文信息的約束，提高目標部件檢測 的準確性；本發明在檢測目標部件過程中去除了很多不滿足鄰域上下文 信息約束位置，因此提高了檢測的速度。

附圖說明

圖1是本發明流程圖；

圖2是模板的獲取圖像；

圖3是模板圖像；

圖4是模板在獲取圖像中的位置；；

圖5是模板的鄰域上下文區域；

圖6是模板的鄰域上下文區域在獲取圖像中的位置；

圖7是模板與鄰域子區域的關系示意圖；

圖8是待檢測圖像；

圖9是待檢測圖像中滿足鄰域上下文約束的位置；

圖10是最終的檢測位置。

具體實施方式

本發明步驟流程如圖1所示，現舉例說明：

(1)獲取模板以及模板鄰域上下文區域；

給定一幅圖像，如圖2所示的一幅汽車圖像，選出待檢測部件的模 板，該實例中我們選取一個倒車鏡作為模板，如圖3所示，記為T(m，n)， 其中1≤m≤WT，1≤n≤HT，WT和HT分別為模板的寬度和高度，WT＝7， HT＝7，在給定圖像中的位置如圖4所示，模板區域用白色框標出。以模 板區域的中心為中心，寬度和高度分別為模板寬度和高度3倍的區域作 為該模板的鄰域上下文區域，記為E，如圖5所示，其寬度WC＝21和高 度HC＝21，在給定圖像中的位置如圖6所示，該鄰域上下文區域用白色 框標出；