[發(fā)明專利]一種應(yīng)用于圖像匹配的尺度不變特征點(diǎn)提取方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110145111.1
• 申請日: 2021-02-02
• 公開（公告）號: CN112966694A
• 公開（公告）日: 2021-06-15
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 孫華東;韓小為;張旭;劉良;趙志杰;張立志;邱澤國
• 申請（專利權(quán)）人: 哈爾濱商業(yè)大學(xué)
• 主分類號: G06K9/46
• 分類號: G06K9/46;G06K9/62
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一種應(yīng)用于圖像匹配的尺度不變特征點(diǎn)提取方法，解決了現(xiàn)有利用Fast特征點(diǎn)進(jìn)行圖像匹配精度不高的問題，屬于圖像匹配技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明包括：計算圖像中像素點(diǎn)的在不同尺度下的尺度區(qū)域值，建立尺度金字塔；在不同尺度下的每個像素點(diǎn)與周圍8個像素點(diǎn)的尺度區(qū)域值進(jìn)行比較，篩選出候選特征點(diǎn)，并計算圖像在不同尺度下的尺度響應(yīng)得分對篩選出的候選特征點(diǎn)進(jìn)行非極大值抑制，篩選出尺度響應(yīng)得分最大的候選特征點(diǎn)，并用當(dāng)前尺度與上下尺度的響應(yīng)得分進(jìn)行插值計算，得到精確尺度，去掉偏移超過設(shè)定值的候選特征點(diǎn)，剩余的候選特征點(diǎn)為尺度不變特征點(diǎn)。對得到的尺度不變特征點(diǎn)結(jié)合Surf區(qū)域描述生成局部特征，對圖像進(jìn)行匹配實(shí)驗(yàn)得到匹配結(jié)果并分析。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種尺度不變特征點(diǎn)提取方法，屬于圖像匹配技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

尺度不變特征點(diǎn)提取主要的作用是與尺度區(qū)域特征結(jié)合在一起用于圖像匹配或點(diǎn)云生成等領(lǐng)域。在運(yùn)動估計、圖像拼接、三維重建、自動駕駛都有著舉足輕重的作用。由于圖像生成過程于不同角度、平面、距離等因素，圖像間存在一定仿射。這給特征點(diǎn)的尺度不變性提出要求，特征點(diǎn)位置與尺度的確定將影響后續(xù)尺度區(qū)域的劃定帶來極大影響，直接關(guān)系到匹配精度。同時除了圖像間仿射之外，圖像色差、亮度變化等給尺度不變特征點(diǎn)提取增加了難度，致使其很難有高的提取效果。

近年來研究人員提出了很多特征點(diǎn)提取算法。例如：DoG算子、Fast算法、harris算法、Forstner算子等。其中Fast特征點(diǎn)以高頻率著稱，但是沒有尺度不變特性且實(shí)際匹配精度不佳；Harris同樣存在沒有尺度不變性對尺度敏感的問題；DoG算子存在計算量大的缺點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有利用Fast特征點(diǎn)進(jìn)行圖像匹配精度不高的問題，本發(fā)明提供一種應(yīng)用于圖像匹配的尺度不變特征點(diǎn)提取方法。

本發(fā)明的一種應(yīng)用于圖像匹配的尺度不變特征點(diǎn)提取方法，所述方法包括：

S1：計算圖像中像素點(diǎn)的在不同尺度下的尺度區(qū)域值，建立尺度金字塔，尺度金字塔的每一層對應(yīng)一個不同尺度及各像素點(diǎn)在不同尺度下的尺度區(qū)域值，尺度值計算的范圍是半徑為當(dāng)前尺度σ大小的圓域；

S2：在不同尺度下的每個像素點(diǎn)作為中心像素點(diǎn)與周圍8個像素點(diǎn)的尺度區(qū)域值進(jìn)行比較，篩選出候選特征點(diǎn)，并計算圖像在不同尺度下的尺度響應(yīng)得分；

S3：對S2篩選出的候選特征點(diǎn)進(jìn)行非極大值抑制，篩選出尺度響應(yīng)得分最大的候選特征點(diǎn)，并用當(dāng)前尺度與上下尺度的響應(yīng)得分進(jìn)行插值計算，得到精確尺度，去掉偏移超過設(shè)定值的候選特征點(diǎn)，剩余的候選特征點(diǎn)為尺度不變特征點(diǎn)。

作為優(yōu)選，所述S1中，像素點(diǎn)的尺度區(qū)域值為：

其中，B_sp為尺度圓的外接方形值，L_sp為尺度圓的內(nèi)接方形值，I_sp為尺度區(qū)域值，所述尺度圓為以圖像中某一像素點(diǎn)為中心、半徑為設(shè)定的尺度值大小的圓形區(qū)域；

尺度σ的大小為：

σ＝1.2*2((o-1)/3)o＝1，2，…，10

其中，o表示為尺度金字塔的層數(shù)。

作為優(yōu)選，所述S2包括：

S21：在每一層尺度金字塔中篩選出候選特征點(diǎn)；

在不同尺度下的每個像素點(diǎn)作為中心像素點(diǎn)，在半徑為尺度值2倍大小的圓上選取8個像素點(diǎn)作為對比像素點(diǎn)，包括：水平2個像素點(diǎn)、豎直2個像素點(diǎn)、對角4個像素點(diǎn)，若索引的中心像素點(diǎn)的尺度區(qū)域值與周圍的對比像素點(diǎn)的尺度區(qū)域值的差值存在連續(xù)6個大于閾值或小于閾值，則認(rèn)為所述中心像素點(diǎn)在尺度σ下是特征點(diǎn)；

中心像素點(diǎn)的尺度區(qū)域值與對比像素點(diǎn)區(qū)域值的大小關(guān)系分類如式：