[發(fā)明專利]一種快速稠密的圖像匹配方法及系統(tǒng)

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110452168.6
• 申請日: 2021-04-26
• 公開（公告）號: CN113033708A
• 公開（公告）日: 2021-06-25
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 鄭健青;黃保茹
• 申請（專利權(quán)）人: 鄭健青
• 主分類號: G06K9/62
• 分類號: G06K9/62;G06K9/46;G06N3/04
• 代理公司: 上海京滬專利代理事務(wù)所(普通合伙) 31235
• 代理人: 沈美英

1.一種快速稠密的圖像匹配方法，其特征在于基于圖像在不同分辨率對應(yīng)關(guān)系的整體一致性，通過指定的若干搜索區(qū)域的局部匹配，利用低分辨率下得到的匹配結(jié)果對被匹配圖進(jìn)行重采樣，并通過滑動窗口限定后續(xù)更高分辨率匹配過程的搜索范圍，實現(xiàn)高分辨率圖像之間快速稠密的全局匹配，從而通過從低分辨率到高分辨率下圖像特征的局部匹配與重采樣實現(xiàn)快速稠密的圖像匹配，主要流程如下：

步驟1.對任意輸入的原分辨率圖像，提取每個圖像中多個分辨率尺度的一組特征向量，其中對應(yīng)各個分辨率尺度的特征向量按圖像順序排列組成特征圖，并從低分辨率到高分辨率從上到下獲得特征圖金字塔；

步驟2.對兩個圖像的特征圖由低分辨率特征到高分辨率特征進(jìn)行局部匹配與重采樣，獲得其中模板圖像到目標(biāo)圖像的匹配結(jié)果，具體步驟如下；

步驟2-1.對指定搜索區(qū)域局部匹配，得到較低分辨率模板特征圖與較低分辨率目標(biāo)特征圖在各個搜索區(qū)域內(nèi)的逐像素對應(yīng)關(guān)系，其中初始搜索區(qū)域可以是兩張全圖之間；

步驟2-2.通過較低分辨率特征圖的匹配結(jié)果對較高分辨率模板特征圖重采樣，并通過滑動窗口限定后續(xù)較高分辨率局部匹配的搜索區(qū)域；

步驟2-3.從低分辨率到高分辨率重復(fù)步驟2-1與步驟2-2，直至獲得原圖匹配結(jié)果。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種快速稠密的圖像匹配方法其特征在于所述的步驟2-2根據(jù)廣度優(yōu)先搜索和深度優(yōu)先搜索策略分為兩個分支步驟，其中：

A)所述廣度優(yōu)先搜索的后續(xù)步驟為：

步驟2-2a-1.將步驟2-1中得到的該分辨率下設(shè)定的各個搜索區(qū)域內(nèi)的局部匹配結(jié)果拼接，并與已有的匹配結(jié)果組合，得到該分辨率下的全局原圖匹配結(jié)果；

步驟2-2a-2.通過步驟2-2a-1中得到的全局原圖匹配結(jié)果，對下一層的較高分辨率的模板特征圖重采樣，得到較高分辨率的重采樣特征圖；

步驟2-2a-3.通過滑動窗口同時對較高分辨率目標(biāo)特征圖和所述重采樣高分辨率模板特征圖分塊截取區(qū)域，同時將所截取的區(qū)域作為后續(xù)新的搜索區(qū)域；

步驟2-2a-4.將較高分辨率目標(biāo)特征圖和較高分辨率重采樣特征圖定義為兩個新的較低分辨率特征圖，將特征圖金字塔中再下一層特征圖替換定義為新的較高分辨率特征圖，同時將所述步驟2-2a-3中每一個所述滑動窗口所截取的區(qū)域作為新的搜索區(qū)域；

B)所述深度優(yōu)先搜索的后續(xù)步驟為：

步驟2-2b-1.對各個搜索區(qū)域，實行以下步驟：

步驟2-2b-1-1.將步驟2-1中得到的局部匹配結(jié)果與已有的匹配結(jié)果組合，得到該分辨率下該搜索區(qū)域的局部原圖匹配結(jié)果；

步驟2-2b-1-2.通過步驟2-2b-1-1中得到的局部原圖匹配結(jié)果，對該搜索區(qū)域內(nèi)下一較高分辨率的模板特征圖重采樣，得到該搜索區(qū)域內(nèi)較高分辨率的重采樣特征圖；

步驟2-2b-1-3.通過滑動窗口同時對較高分辨率目標(biāo)特征圖和所述重采樣高分辨率模板特征圖分塊截取區(qū)域；

步驟2-2b-1-4.將該搜索區(qū)域較高分辨率目標(biāo)特征圖和較高分辨率重采樣特征圖定義為兩個新的較低分辨率特征圖，將特征圖金字塔中再下一層特征圖替換為新的較高分辨率特征圖，同時將所述步驟2-2b-1-3中每一個所述滑動窗口所截取的區(qū)域作為新的搜索區(qū)域；

步驟2-2b-1-5.對該搜索區(qū)域遞歸重復(fù)步驟2-1到步驟2-2b-1-4，當(dāng)獲得該搜索區(qū)域特征圖金字塔中最下層最高分辨率的局部匹配結(jié)果時，返回步驟2-2b-1更換搜索區(qū)域，直到獲得所有搜索區(qū)域內(nèi)的最高分辨率下的局部原圖匹配結(jié)果；

步驟2-2b-2.將各個搜索區(qū)域內(nèi)的匹配結(jié)果拼接組成最高分辨率下的全局原圖匹配結(jié)果。

3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種快速稠密的圖像匹配方法，其特征在于,其中可以加入可訓(xùn)練參數(shù)，通過反向傳播梯度，實現(xiàn)整個匹配過程的自適應(yīng)優(yōu)化，并且進(jìn)一步地，該方法可以作為學(xué)習(xí)模型，在使用前進(jìn)行訓(xùn)練來得到一個具有泛用性的圖像匹配模型。

4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種快速稠密的圖像匹配方法，其特征在于所述匹配結(jié)果的對應(yīng)關(guān)系可以通過目標(biāo)圖中像素坐標(biāo)與對應(yīng)模板圖中坐標(biāo)的變換關(guān)系表示，可以包括單應(yīng)性變換、剛體變換、仿射變換的參數(shù)變換，以及兩者差值得到的位移向量場的非參數(shù)變換。