[發明專利]一種具有仿射不變性的重復模式圖像匹配方法

有效

• 申請號: 201610072199.8
• 申請日: 2016-02-02
• 公開（公告）號: CN105741297B
• 公開（公告）日: 2018-08-24
• 發明（設計）人: 王云舒;劉建業;曾慶化;劉昇;周德召;熊智;陳艷;潘鵬舉
• 申請（專利權）人: 南京航空航天大學
• 主分類號: G06T7/33
• 分類號: G06T7/33
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 許方

1.一種具有仿射不變性的重復模式圖像匹配方法，其特征在于，包括以下步驟：

(1)輸入兩幅具有重復圖案的圖像，分別定義為圖像I與I′，檢測這兩幅圖像的最大穩定極值區域，并采用橢圓區域方程擬合檢測到的每個最大穩定極值區域；

(2)對于圖像I，能夠得到的N個橢圓區域，設其中任意兩個橢圓區域為e_i和e_j，其中i,j＝1,2,...,N且i≠j，兩個橢圓區域的長軸長度分別為l_i和l_j，短軸長度分別為w_i和w_j，若這兩個橢圓區域的長短軸之比的差小于一個閾值K，即：則認為橢圓區域e_i和e_j相似，并將二者歸入一個集合，若某個橢圓區域沒有與其相似的橢圓區域，則該橢圓區域單獨屬于一個集合，共得到M個集合，這M個集合按包含相似橢圓個數由多到少排列，取前M_k個，記為S_k，其中k＝1,2,...,M_k，M_k＜M＜N；

(3)圖像I中的每個集合S_k都能得到一個仿射變換矩陣H_k，使該集合中的每個橢圓區域近似歸一化為圓形區域，對圖像I使用矩陣H_k進行仿射變換，得到M_k幅變換后的圖像，記為I_k，變換后的圖像中僅保留與其下標序號對應的橢圓區域集合，這些集合中的橢圓區域在經過圖像仿射變換后已經被近似歸一化為圓形區域；

(4)對任意一幅變換后的圖像I_k，檢測該圖像中圓形區域內的特征點，使用邊緣檢測器計算圓形區域內每個特征點的邊緣信息，然后將圓形區域內所有特征點的邊緣信息加權相加，得到該圓形區域的特征信息；

(5)對任意一幅變換后的圖像I_k中檢測到的n個特征點p_α，其中α＝1,2,...,n，用DAISY描述符描述其局部特征，得到每個特征點p_α對應的DAISY局部特征描述符為L_α；

(6)若特征點p_α到圖像中最遠的特征點的距離為s，則以該特征點為圓心，分別建立半徑為的5個同心圓，并將這5個同心圓沿其圓周將圓8等分，共劃分出40個區域g(a,b)，其中a＝1,2,...,5；b＝1,2,...,8，a表示5個同心圓，b表示8等分，g(a,b)初始值為零，根據圓形區域的圓心坐標判斷該區域的特征信息g^c在全局特征描述符中的位置，將屬于同一位置的g^c相加后賦值給g(a,b)，然后所有區域的g(a,b)構成了全局特征描述符G，每個特征點p_α對應的全局特征描述符為G_α；

(7)對任意一幅變換后的圖像I_k中的圓形區域，定義兩圓形區域圓心的距離為兩圓形區域之間的距離d，則對任意一個圓形區域c，都能找到另一個圓形區域c′使兩圓形區域之間的距離d最小，將c與c′看作一個區域對，c中有m個特征點，c′中有m′個特征點，將c中的任意一個特征點與c′中的任意一個特征點一一對應構建特征點對，其中i_c＝1,2,...,m，j_c＝1,2,...,m′；構建特征點對時，將特征點與的像素坐標、相對的方向、相對的方向、兩個點的局部特征描述符L_i和L′_j以及兩個點的全局特征描述符和G′_j作為特征點對的信息儲存，若與c′最近的圓形區域也是c，則不用重新構建特征點對，在讀取特征點對信息時將特征點對中的與交換即可，若與c′最近的圓形區域不是c，則選擇與c′距離最近的圓形區域中的特征點構建新的特征點對；

(8)對另一幅輸入圖像I′執行步驟(2)-(7)，得到圖像I′所有變換后圖像I′_k′中的特征點對，其中k′＝1,2,...,M′_k，對于每一個I_k，使用最近鄰距離比率特征匹配策略依次與I′_k′進行匹配，得到一組匹配點數目最多的圖像對，對該組匹配點對在兩幅圖像中的坐標使用兩幅圖像各自對應的仿射變換矩陣，將兩幅圖像中的特征點坐標分別轉換為輸入圖像I與I′上的坐標；

(9)將所有變換后圖像得到的最大匹配點按照對應的仿射變換矩陣映射到輸入圖像上，就得到了兩幅圖像最終的匹配結果。