[發明專利]一種針對非剛性變化圖像的模板匹配方法

有效

• 申請號: 202011271907.3
• 申請日: 2020-11-13
• 公開（公告）號: CN112257714B
• 公開（公告）日: 2023-10-10
• 發明（設計）人: 杜振龍;王姣姣
• 申請（專利權）人: 南京工業大學
• 主分類號: G06V10/25
• 分類號: G06V10/25;G06V10/26;G06V10/32;G06V10/74
• 代理公司: 北京思創大成知識產權代理有限公司 11614
• 代理人: 高爽

一種針對非剛性變化圖像的模板匹配方法，該方法包括以下步驟：步驟1、選擇任一圖像作為參考圖像并在參考圖像中選擇感興趣對象作為模板；選擇另外一張非剛性變化圖像，所述非剛性變化圖像中含有前述感興趣對象且感興趣對象產生形變或運動；采用模板并基于滑動窗口方法對非剛性變化圖像進行分割，得到多個分割后的滑動窗口區域；步驟2、計算模板和分割后的各滑動窗口區域之間的相似性參數BBS，選擇相似性參數BBS的期望為最大值的滑動窗口作為匹配結果，在非剛性變化的圖像中準確獲取感興趣的對象。本發明的算法可以抵抗復雜的幾何變形和高水平的異常值，如背景雜亂和遮擋引起的異常值，實現準確匹配。

技術領域

本發明涉及圖像處理技術領域，更具體地，涉及一種針對非剛性變化圖像的模板匹配方法。

背景技術

目標的識別與定位是機器視覺和圖像處理領域中研究的重要內容，圖像模板匹配技術在軍事、飛機導航、醫療診斷、雷達目標跟蹤、工業生產線、安防監控等領域具有重要的實用價值；目前，模板匹配算法主要采用歸一化互相關匹配算法和不變矩特征匹配法。

歸一化互相關匹配算法：通過計算模板和待匹配圖像的互相關值來確定匹配的程度，互相關值最大時的搜索窗口位置決定了模板圖像在待匹配圖像中的位置。這種算法具有抵抗噪聲和圖像亮度變化的強魯棒性,但該算法計算復雜度高，匹配耗時。

不變矩特征匹配法：對目標旋轉、尺度變化等因素不敏感，在動態情況下可以實現很好的匹配效果，但基于特征的圖像匹配方法結構復雜、計算量較大。

傳統的模板匹配方法容易受到如光照等環境因素的影響，對目標的姿態變換和遮擋等因素非常敏感，并且難以提取基于形狀和基于內容的特征向量。針對一些非剛性變化的圖像，傳統的模板匹配方法都不能進行準確的模板匹配，方法復雜且十分費時。

發明內容

本發明的目的是針對上述的問題，提出一種針對非剛性變化圖像的模板匹配方法。

本發明的技術方案是：

本發明提供一種針對非剛性變化圖像的模板匹配方法，該方法包括以下步驟：

步驟1、選擇任一圖像作為參考圖像并在參考圖像中選擇感興趣對象作為模板；選擇另外一張非剛性變化圖像，所述非剛性變化圖像中含有前述感興趣對象且感興趣對象產生形變或運動；采用模板并基于滑動窗口方法對非剛性變化圖像進行分割，得到多個分割后的滑動窗口區域；

步驟2、計算模板和分割后的各滑動窗口區域之間的相似性參數BBS，選擇相似性參數BBS的期望為最大值的滑動窗口作為匹配結果，在非剛性變化的圖像中準確獲取感興趣的對象。

進一步地，步驟1具體為：

步驟101：讀入參考圖像Iref，選擇感興趣的對象rect；

步驟102：將感興趣的對象rect作為模板T；

步驟103：讀入含感興趣對象rect產生非剛性變化的圖像I，非剛性變化圖像I為參考圖像Iref的同一場景；

步驟104：采用模板T對非剛性變化圖像I進行分割，并在模板T和非剛性變化圖像I分割后的多個滑動窗口區域中繪制點集P和Q。

進一步地，步驟104中，采用模板T對非剛性變化圖像I進行分割，得到每個區域的大小和模板的大小相同。

進一步地，在步驟104之前，調整非剛性變化圖像I的大小，使非剛性變化圖像I能夠被模板T的大小pz整除；pz表示模板尺寸，設置為3。

進一步地，步驟104中，所述點集P中每個像素點包含像素的RGB值和位置值xy；所述非剛性變化圖像分割后的區域數量表示為k，k個區域的點集分別表示為：為Q1,Q2,Q3,…Qk。