[發(fā)明專利]一種用于確定基于軸向插值的配準(zhǔn)描述子方向的方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410532061.2
• 申請(qǐng)日: 2014-10-10
• 公開（公告）號(hào): CN104318549B
• 公開（公告）日: 2017-07-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 吳偉平;閆得杰;王棟
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)院長(zhǎng)春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所
• 主分類號(hào): G06T7/00
• 分類號(hào): G06T7/00;G06T5/00
• 代理公司: 長(zhǎng)春菁華專利商標(biāo)代理事務(wù)所(普通合伙)22210
• 代理人: 陶尊新

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及圖像數(shù)據(jù)處理領(lǐng)域，具體涉及矩不變量計(jì)算，用于圖像配準(zhǔn)和圖像融合技術(shù)。

背景技術(shù)

圖像配準(zhǔn)技術(shù)是圖像拼接，圖像融合，目標(biāo)識(shí)別，3D重建、圖像恢復(fù)、相機(jī)定位、計(jì)算機(jī)視覺等眾多圖像處理技術(shù)的技術(shù)基礎(chǔ)和關(guān)鍵環(huán)節(jié)，主要可以分為基于灰度的方法和基于特征的方法兩大類。后者由于提取特征后僅對(duì)特征進(jìn)行計(jì)算，相對(duì)前者其計(jì)算量較少，對(duì)噪聲、光照、視角和尺度變化不敏感，算法效率及配準(zhǔn)精度高，具有很好的魯棒性，因而成為當(dāng)前圖像配準(zhǔn)領(lǐng)域的主要研究方向。早期基于特征的算法包括Morvec、Harris等方法。

2006年5月,Bay等人[1]提出了著名的SURF(speeded up robust features)算法,它的綜合匹配效果與SIFT算法相當(dāng)，并且大幅度提高了配準(zhǔn)速度。SURF算法的計(jì)算速度可以比SIFT快3倍,它可以對(duì)圖像的旋轉(zhuǎn)、尺度伸縮、光照、視角等變化保持不變性,但是在處理圖像光照和視角變化時(shí)不如SIFT算法。本文中設(shè)計(jì)了基于圖像亮度質(zhì)心不變矩的方向矢量計(jì)算方法，該方法的對(duì)旋轉(zhuǎn)的計(jì)算精度更高，計(jì)算速度是SURF方向矢量的4倍以上。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明為解決采用現(xiàn)有方法處理圖像時(shí)存在對(duì)圖像的光照和視角變化處理效果差以及對(duì)圖像的旋轉(zhuǎn)度計(jì)算精度低等問題，提供一種用于確定基于軸向插值的配準(zhǔn)描述子方向的方法。

步驟一、選擇半徑為r的圓形圖像區(qū)域，所述圓形圖像區(qū)域的圓心作為特征點(diǎn)中心O，所述特征點(diǎn)中心O坐標(biāo)為(x₀，y₀)，將所述半徑為r的圓周從0°開始每間隔π/4分為一段圓弧，則圓弧所對(duì)應(yīng)X軸的長(zhǎng)度為cx，對(duì)應(yīng)Y軸的長(zhǎng)度為cy，cx>cy的區(qū)間稱為X軸插值區(qū)間；cx<cy的區(qū)間稱為Y軸插值區(qū)間，在X軸插值區(qū)間內(nèi)，采用X軸方向插值計(jì)算,在Y軸插值區(qū)間，采用Y軸方向插值計(jì)算，獲得圓周上的全部插值點(diǎn)；

步驟二、計(jì)算圓周上相鄰插值點(diǎn)的插值系數(shù)，在X軸插值區(qū)間內(nèi)，插值點(diǎn)I(x_i,y_i)由兩個(gè)相鄰點(diǎn)和插值而成，和分別為所述相鄰點(diǎn)和對(duì)應(yīng)I(x_i,y_i)的插值系數(shù)；在Y軸插值區(qū)間內(nèi)，I(x_i,y_i)由相鄰點(diǎn)和插值而成，和分別為這兩個(gè)相鄰點(diǎn)對(duì)應(yīng)I(x_i,y_i)的插值系數(shù)；

步驟三、將步驟二中獲得的相鄰插值點(diǎn)的插值系數(shù)疊加到相鄰點(diǎn)上進(jìn)行計(jì)算，對(duì)所述半徑為r的圓形圖像區(qū)域的系數(shù)矩陣設(shè)定為邊長(zhǎng)是2*r+1的正方形數(shù)組，該矩陣與以特征點(diǎn)為中心的正方形區(qū)域中的像素一一對(duì)應(yīng)，

首先，將系數(shù)矩陣中的所有元素置為0；然后對(duì)于圓形圖像區(qū)域內(nèi)的像素點(diǎn)對(duì)應(yīng)的系數(shù)置為1；最后將步驟二得到的所有插值點(diǎn)所對(duì)應(yīng)軸向相鄰點(diǎn)的插值系數(shù)加到系數(shù)矩陣的對(duì)應(yīng)像素點(diǎn)位置上，獲得圖像的插值系數(shù)矩陣；

步驟四、定義圖像矩公式為k_xy為(x，y)點(diǎn)最終的插值系數(shù)，I(x,y)為(x，y)點(diǎn)的亮度，p，q分別x，y軸對(duì)應(yīng)的階數(shù)，當(dāng)p＝1，q＝0時(shí)，當(dāng)p＝0，q＝1時(shí)，當(dāng)p＝0，q＝0時(shí)，則其亮度質(zhì)心為：從特征點(diǎn)中心O到亮度質(zhì)心C建立代表圖像方向的向量則向量表示該特征點(diǎn)的方向，采用該向量與X軸的夾角的正切表示：最終獲得描述子方向。

本發(fā)明的有益效果：

一、本發(fā)明給出了一種基于亮度質(zhì)心不變矩的方向矢量計(jì)算方法，其計(jì)算速度是SURF算法的4倍，而且計(jì)算精度也可以達(dá)到甚至超過SURF算法，效果如圖2所示。

二、本發(fā)明采用的系數(shù)矩陣的計(jì)算方式，為進(jìn)一步優(yōu)化亮度質(zhì)心不變矩方法提供了思路，即可以將亮度質(zhì)心計(jì)算和圖像插值等計(jì)算都優(yōu)化成系數(shù)矩陣的形式在配準(zhǔn)前計(jì)算，配準(zhǔn)時(shí)只需完成系數(shù)矩陣與圖像的乘法，且易于并行處理。這種方式在具有浮點(diǎn)型計(jì)算精度的同時(shí)，極大地優(yōu)化計(jì)算速度。

附圖說明

圖1為本發(fā)明所述的一種用于確定基于軸向插值的配準(zhǔn)描述子方向的方法的配準(zhǔn)硬件結(jié)構(gòu)圖；

圖2為本發(fā)明所述的一種用于確定基于軸向插值的配準(zhǔn)描述子方向的方法中半徑為9的軸向插值法示意圖；

圖3為采用本發(fā)明所述的一種用于確定基于軸向插值的配準(zhǔn)描述子方向的方法的配準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)效果圖。

具體實(shí)施方式