[發明專利]一種帶旋轉的邊緣模板匹配方法

在審

• 申請號: 201910977014.1
• 申請日: 2019-10-15
• 公開（公告）號: CN110728326A
• 公開（公告）日: 2020-01-24
• 發明（設計）人: 趙進;崔鵬飛;郭磊
• 申請（專利權）人: 易思維(杭州)科技有限公司
• 主分類號: G06K9/62
• 分類號: G06K9/62;G06K9/46
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公開一種帶旋轉的邊緣模板匹配方法，步驟為：1)對模板圖像和目標圖像分別進行金字塔分層；2)設置各層的旋轉步長，依據對應的旋轉步長，對模板圖像的金字塔各特征層進行旋轉，得到旋轉圖像集M_if；3)提取M_if中每張圖像的幅度信息和近似方向信息；4)提取目標圖像的每個金字塔特征層圖像的幅度信息和近似方向信息；5)從目標圖像最頂層金字塔特征層開始，計算該層的相似度，得到粗匹配信息；次頂層金字塔層的搜索范圍根據最頂層金字塔的粗匹配信息設置，得到新的匹配信息；以此類推，直至傳遞到最底層金字塔，并將最底層的匹配信息記為最終的匹配點坐標和角度值；本方法有效提高了匹配定位的實時性。

技術領域

本發明涉及圖像定位識別技術領域，具體涉及一種帶旋轉的邊緣模板匹配方法。

背景技術

模板匹配是根據模板圖像到另一幅圖像中尋找與模板圖像相似的子圖像的過程；在實際應用中，由于目標圖像中的物體會產生不同角度的旋轉，導致模板圖像和目標圖像不能完全吻合，為了處理帶旋轉的模板匹配問題，現階段常用的處理方法是，逐角度生成一系列模板圖像集，然后在模板匹配時，分別使用模板圖像集中的每個圖像對目標圖像進行匹配，這種方法需要使用固定步長的多個模板進行匹配，再逐一比較，過程繁瑣，耗時較長，大大限制了模板匹配技術的應用。

發明內容

針對上述問題，本發明提出一種帶旋轉的邊緣模板匹配方法，該方法能夠在目標圖像發生位移、旋轉、部分遮擋和光照非線性變化的情況下實現快速穩定的匹配定位，輸出模板圖像在目標圖像中的位置坐標和旋轉角度，有效提高了匹配定位的實時性。

一種帶旋轉的邊緣模板匹配方法，包括如下步驟：

1)根據圖像特征的復雜程度，設置圖像金字塔層數，對模板圖像和目標圖像分別進行圖像金字塔分層；

2)設置各層的旋轉步長angleStep_i，i表示第i個金字塔分層；其中，最底層的金字塔特征層旋轉步長取值最小，其他層angleStep_i＝i×h，h表示比例系數，h＝5～20；

依據對應的旋轉步長，對模板圖像的金字塔各特征層進行旋轉；將旋轉后的多個角度模板圖像金字塔特征層，記為該特征層的旋轉圖像集M_if，f表示第i層中旋轉圖像個數，f＝0，1，2……ceil((360°/angleStep_i)-1)；ceil表示向上取整函數；

3)提取旋轉圖像集M_if中每張圖像的邊緣梯度信息，所述邊緣梯度信息包括幅度信息和方向信息除去最底層的金字塔特征層，在其他金字塔特征層的每個邊緣點處，對方向信息進行如下處理，得到近似方向信息

其中，(x_j,y_j)表示模板圖像中第j個邊緣點坐標，j＝1,2……k，k為第i個金字塔特征層的邊緣點總數；round表示四舍五入函數；

4)采用步驟3)中相同方法提取目標圖像的每個金字塔特征層圖像的邊緣梯度信息，即各邊緣點的幅度信息和近似方向信息G^S_i(x,y)'，其中，(x,y)表示目標圖像中邊緣點坐標；

5)從目標圖像最頂層金字塔特征層開始，搜索范圍設置為整幅圖像，在搜索范圍內計算該層的相似度，得到粗匹配信息；目標圖像次頂層金字塔特征層的搜索范圍根據最頂層金字塔的粗匹配信息進行設置，得到新的匹配信息；以此類推，下一層金字塔特征層的搜索范圍根據上一層的匹配信息進行設置，直至傳遞到最底層金字塔特征層，并將最底層的匹配信息記為最終的匹配點坐標和角度值。

進一步，當圖像分辨率滿足要求時，可以設置最底層的金字塔特征層旋轉步長≤2°。