[发明专利]一种模板相关匹配方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种关于模板相关匹配方法，特别利用菱形搜索法经行模板匹配的搜索。

背景技术

图像匹配问题是计算机视觉、图像处理领域的基本问题，图像模板匹配在图像处理的研究中是一个很重要的研究方向。在机器识别的过程中，有两种对应的问题模型：一是两幅（或多幅）来自不同传感器、不同视角或不同时间的图像需找出对应关系，经过匹配步骤可得出两幅图像的差别所在，为下一步处理作基础；二是根据已知的图像模式在另一幅图像中搜索类似模板的目标。图像匹配就是讲模板与持检测的图像进行比较匹配，并给出一个描述匹配程度的计算结果。如果算法的运算结果显示图像中的一部分与模板相同或是相似性大于设定的阙值，则认为匹配成功。

模板匹配是一种有效的模式识别技术，它能利用图像信息和有关识别模式的先验知识，更加直接地反映图像之间的相似度。在传统模板匹配算法中搜索子图窗口移动的步长为1，也就是说传统的模板匹配算法是依次逐步进行遍历的，并且每步都需要计算整幅搜索子图与模板的相关系数，这种策略虽然使用方便，能保证较高的准确率，但计算量非常大，由于最终有效的匹配只有一次而已，也就是说匹配过程中的绝大部分计算都是无谓的运算，这就导致了运行效率低，难以实时响应系统的要求。

针对传统的模板匹配算法通常效率较低、计算速度较慢的问题，提出了一种快色的模板匹配方法。该算法一开始取较少的点参与模板匹配，逐步增加参与匹配的点的数目。通过相关系数的比较来决定下一步增加匹配点继续匹配，或者放弃在该位置的匹配，移动模板到新的位置进行新的匹配。

模板相关匹配技术是数字图像处理领域的一项重要研究，已在计算机视觉、虚拟现实场景、航空航天遥感测量、医药影像分析、光学和雷达跟踪、景物制导等领域有着重要的应用价值。

发明内容

为解决现有技术存在的上述问题，本发明要设计1、一种模板相关匹配方法，包括以下步骤：

A、模板相关匹配算法基本原理；

B、模板匹配的搜索方法，为二维对数搜索法；

C、目标模板的选择及更新

C1、目标模板的选择；

C2、模板的更新；

所述模板匹配的搜索方法为三步搜索法和菱形搜索法。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

1、模板相关匹配算法在目标跟踪中，有较强的抗干扰能力、稳定性好、能适应较复杂的环境。

2、经本发明研究，该算法一开始取较少的点参与模板匹配，逐步增加参与匹配的点的数目，便于控制流程，更加人性化管理。

3、为了减少计算量，提高匹配效率，提出了一种能够从待匹配图像中高效匹配出模板图像的改进算法。把该研究提出的算法应用到一幅图像和视频序列图像中，实验结果证明了该算法的高效性。

附图说明

本发明共有附图3张，其中：

图1是模板相关匹配算法原理图。

图2是DS的搜索模板图。

图3是DS的搜索路径图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进行进一步地描述，如图1所示。设目标模板T为一个M×M的参考图像，搜索图S为一个N×N图像。T在S上平移，模板覆盖的部分叫做子图S^i，j，(i,j)为子图左上角点在S中的坐标，叫参考点。比较T和S^i，j的内容，若两者一致，或极其相似，则点(i,j)为所寻找的最佳匹配点。

二维最小绝对差累加和算法(Minimum Absolute Difference,以下简称：MAD)是一种在工程系统中应用较为普遍的相关跟踪算法，它与上述归一化互相关的模板相关跟踪算法相似，该相关匹配算法采用二维最小绝对差累加和作为子图和目标模板相似度的度量。即: