[發(fā)明專利]旋轉(zhuǎn)不變的模板圖像生成方法、裝置、設(shè)備及存儲(chǔ)介質(zhì)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110303906.0
• 申請(qǐng)日: 2021-03-22
• 公開（公告）號(hào): CN112801865B
• 公開（公告）日: 2021-08-06
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 賀永剛
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 深圳棱鏡空間智能科技有限公司
• 主分類號(hào): G06T3/00
• 分類號(hào): G06T3/00;G06T3/60
• 代理公司: 深圳市恒程創(chuàng)新知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 44542
• 代理人: 劉冰

本發(fā)明公開了一種旋轉(zhuǎn)不變的模板圖像生成方法、裝置、設(shè)備及存儲(chǔ)介質(zhì)，所述旋轉(zhuǎn)不變的模板圖像生成方法包括：獲取原模板圖像，并將所述原模板圖像進(jìn)行旋轉(zhuǎn)操作及平均操作得到角度平均圖像；基于所述角度平均圖像，生成旋轉(zhuǎn)不變的模板圖像，以供基于所述旋轉(zhuǎn)不變的模板圖像在待搜索圖像上進(jìn)行匹配。本發(fā)明利用角度平均圖像的旋轉(zhuǎn)不變性，生成旋轉(zhuǎn)不變的模板圖像，以基于旋轉(zhuǎn)不變的模板圖像直接忽略旋轉(zhuǎn)變化在待搜索圖像上進(jìn)行匹配，本發(fā)明提高了圖像模板匹配的準(zhǔn)確率，并提高了圖像模板匹配的速率。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及圖像處理技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種旋轉(zhuǎn)不變的模板圖像生成方法、裝置、設(shè)備及計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)。

背景技術(shù)

隨著科技的迅速發(fā)展，越來越多的技術(shù)應(yīng)用于圖像處理領(lǐng)域。目前，圖像模板匹配廣泛應(yīng)用于圖像校準(zhǔn)、物體識(shí)別和導(dǎo)航定位等。通常，需給定一個(gè)模板圖像，以供在待搜索圖像上尋找與其內(nèi)容最相似的位置。然而，當(dāng)模板圖像與待搜索圖像之間存在旋轉(zhuǎn)角度差異時(shí)，需要采用旋轉(zhuǎn)不變的模板匹配算法進(jìn)行匹配。

目前，通過特征點(diǎn)匹配可進(jìn)行旋轉(zhuǎn)不變的模板匹配。該特征點(diǎn)匹配是從圖像上提取一系列的特征點(diǎn)，然后通過估計(jì)模板圖像與待搜索圖像之間點(diǎn)的對(duì)應(yīng)關(guān)系，計(jì)算出坐標(biāo)變換矩陣，進(jìn)而得到二者的位置關(guān)系。例如，SIFT（Scale-invariant feature transform，尺度不變特征轉(zhuǎn)換）算法在尺度空間上提取極值點(diǎn)作為顯著的特征點(diǎn)，并在每個(gè)特征點(diǎn)的鄰域范圍內(nèi)計(jì)算梯度方向直方圖作為該特征點(diǎn)的描述子，然后，模板圖像與待搜索圖像之間通過比較描述子之間的相似性來確定點(diǎn)對(duì)的關(guān)系，進(jìn)而得到模板圖像與待搜索圖像之間變換關(guān)系，以求解出模板圖像在待搜索圖像上的位置。此外，SURF（Speeded Up RobustFeatures，加速穩(wěn)健特征）算法在SIFT算法的基礎(chǔ)上，使用Hessian（黑塞）矩陣的近似表達(dá)來構(gòu)造圖像金字塔。同時(shí)，使用Haar（小波特征）特征代替梯度直方圖生成描述子來加速特征的提取。ORB（特征提取算法）則通過判斷連續(xù)多個(gè)亮暗點(diǎn)來生成特征點(diǎn)，進(jìn)一步加速特征點(diǎn)的提取，并利用數(shù)據(jù)庫(kù)來學(xué)習(xí)點(diǎn)對(duì)規(guī)則構(gòu)建描述子。然而，上述方法受限于局部特征點(diǎn)及其描述子的可靠性，在實(shí)際應(yīng)用很容易受噪聲及相似點(diǎn)的影響導(dǎo)致模板匹配失敗。

其次，通過逐像素滑動(dòng)匹配也可進(jìn)行旋轉(zhuǎn)不變的模板匹配。該逐像素滑動(dòng)匹配的核心思想是將模板圖像在待搜索圖像上逐像素滑動(dòng)，每滑動(dòng)到一個(gè)位置則計(jì)算模板圖像與該位置處相應(yīng)區(qū)域的相關(guān)性，并且將相關(guān)性最大的位置作為最終的匹配位置。然而，當(dāng)模板圖像與待搜索圖像間存在旋轉(zhuǎn)變化時(shí)，需要將模板圖像旋轉(zhuǎn)到不同的角度，使其在每個(gè)位置上均進(jìn)行角度空間的搜索，這樣導(dǎo)致匹配速度大幅度降低。

此外，通過圓投影算法也可以進(jìn)行旋轉(zhuǎn)不變的模板匹配。具體的，將局部區(qū)域按圓環(huán)計(jì)算平均灰度值來生成旋轉(zhuǎn)不變的特征以進(jìn)行模板匹配。在匹配過程中，每滑動(dòng)到一個(gè)位置需要計(jì)算待搜索圖像上該位置處的旋轉(zhuǎn)不變特征，使得計(jì)算量巨大，從而導(dǎo)致匹配速度較低。并且，圓形投影算法直接利用圓環(huán)上的平均灰度值生成旋轉(zhuǎn)不變的特征，使得特征不夠顯著，導(dǎo)致容易出現(xiàn)誤匹配。

綜上所述，如何提高圖像模板匹配的準(zhǔn)確率、如何提高圖像模板匹配的速率，是目前亟需解決的問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的主要目的在于提供一種旋轉(zhuǎn)不變的模板圖像生成方法、裝置、設(shè)備及計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，旨在提高圖像模板匹配的準(zhǔn)確率，并提高圖像模板匹配的速率。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種旋轉(zhuǎn)不變的模板圖像生成方法，所述旋轉(zhuǎn)不變的模板圖像生成方法包括以下步驟：

獲取原模板圖像，并將所述原模板圖像進(jìn)行旋轉(zhuǎn)操作及平均操作得到角度平均圖像；

基于所述角度平均圖像，生成旋轉(zhuǎn)不變的模板圖像，以供基于所述旋轉(zhuǎn)不變的模板圖像在待搜索圖像上進(jìn)行匹配。

可選地，所述將所述原模板圖像進(jìn)行旋轉(zhuǎn)操作及平均操作得到角度平均圖像的步驟包括：

獲取所述原模板圖像的中心點(diǎn)，并將所述中心點(diǎn)作為旋轉(zhuǎn)點(diǎn)；