[发明专利]一种用于图像匹配的控制点均匀化方法

说明书

技术领域  本发明涉及图像处理技术，具体地说，是在图像匹配流程中加入控制点均匀化步骤，使控制点分布均匀，减少误匹配控制点，提高匹配精度。

背景技术  目前常用的图像几何精纠正方法是基于控制点的几何精纠正，即先对图像进行匹配生成控制点，再用控制点坐标拟合纠正函数参数进行纠正。常用的匹配方法是基于模板匹配的自动匹配方法，该方法的一般流程是：首先使用特征点提取算子在图像上提取特征点作为控制点，再以控制点为中心，分别在两幅图像中提取模板窗口和搜索窗口，最后以一定的匹配准则对两幅图像进行匹配，以达到象元级的匹配精度。模板窗口是指从基准图像中提取的用来进行模板匹配的模板，搜索窗口是指从原始图像中提取出来的待匹配区域，模板匹配的过程就是用模板窗口在搜索窗口中逐点移动，利用相似性判别准则计算模板和其重叠区域的匹配度，找到匹配度最大的位置，如果匹配度大于设定的阈值，就认为找到了一个匹配点。但该方法得到的控制点完全依赖于图像的特征分布，对提取出的控制点进行匹配、筛选时，通常以匹配度作为唯一筛选依据，因而对于某些特征分布不均的图像会造成最后生成的控制点分布不均匀。而在进行纠正时，每一对控制点都具有相同的权重，在控制点分布较密的区域，精度高，在控制点分布稀疏的区域则精度较差，并且图像特征会受到噪声等的影响，使得匹配结果存在一定数量的误匹配点，从而影响了匹配精度。

因此需要在匹配过程中或者匹配后对控制点进行处理，使控制点分布均匀，减少误匹配点，提高匹配精度。目前，一些方法是在匹配流程中使用随机采样一致性方法(RANSAC方法)迭代筛选表现一致的子集，消除误匹配点影响；一些方法在匹配流程中使用Hough变换消除误匹配点；一些结合实际应用提出消除误匹配点的方法。虽然这些方法有效的消除了误匹配点，但并没有进行控制点均匀化处理，匹配结果的控制点分布依然不均匀。文献“张翼、曾庆业、唐娉.获取均匀控制点的遥感影像自动空间匹配方法[J].中国图象图形学报，2009，14(8)：1475-1479.”，对控制点均匀化进行了研究，提出了两种均匀化方法：控制点提取时均匀化、匹配后均匀化，其匹配后均匀化只是在划分网格后保留了匹配度最大的控制点。该方法不能消除误匹配点，对于没有控制点的网格也没有进行处理。匹配过程中，由于受到噪声、匹配方法本身等的影响，可能会导致局部区域没有控制点，因此控制点均匀化需要对这些区域进行加点处理，已保证控制点分布均匀。本发明针对匹配后控制点均匀化提出了一个合理、高效的解决方法，既能有效消除误匹配点，又能对没有控制点的网格进行处理，尽可能的保证每个网格都有控制点，提高了整体图像的匹配精度，具有很好的实际应用价值。

发明内容  本发明公开一种技术方案，使用多种图像处理技术，对匹配后的控制点进行均匀化，使控制点分布更均匀，减少误匹配点，提高图像的整体匹配精度。本发明实施的前提是自动匹配找到了较多的匹配度较高的控制点。

本发明的基本思路为：首先进行传统的图像自动匹配，生成控制点；然后使用RANSAC方法对生成的控制点进行筛选，利用筛选后的控制点建立两幅图像之间的对应关系；再对原始图像进行网格划分，网格大小为M×M，网格划分后，把所有控制点按照坐标分配到不同的网格中；最后，对于有控制点和没控制点的网格分别进行筛点和加点处理，尽可能保证每个网格都有一个控制点。

实现本发明思路的技术方案流程如图1所示，其优点是：使用RANSAC方法筛选控制点，有效减少了误匹配点；根据网格内控制点分布情况，采取加点、删点、保留点三种策略，尽可能的保证每个网格都有控制点。最终的结果控制点分布更均匀，精度更高；计算复杂度低，计算速度快，易于实现。具体描述如下：

A.图像自动匹配：对图像进行自动匹配，生成控制点；

B.RANSAC方法筛选控制点：使用RANSAC方法筛选出匹配度较好的控制点，减少误匹配的控制点；

C.建立图像间的对应关系：在筛选出控制点后，使用最小二乘法建立两幅图像之间的对应关系；

D.划分网格、分配控制点：对原始图像进行网格划分，网格大小为M×M，网格划分后，把所有原始图像控制点按照坐标分配到不同的网格中；

E.控制点均匀化：对于有控制点和没控制点的网格分别进行处理：(1)对于有控制点的网格，取匹配度γ最大的控制点作为该网格的控制点；(2)对于没有控制点的网格，在原始图像上取网格中心点作为原始图像待匹配点，然后在一个小的区域范围内进行图像自动匹配，筛选符合条件的基准图像上的控制点。如果图像自动匹配失败，利用已经建立的两幅图像之间的对应关系，估算对应的基准图像上的控制点。