[发明专利]一种图像连通区域描述方法及其在图像配准中的应用方法

说明书

技术领域：本发明涉及数字图像处理领域，具体涉及一种图像连通区域描述方法及其在图像配准中的应用方法。

背景技术：

为保证100％的质量达标，自动光学检测(AOI)广泛应用于工业生产如印刷电路板(PCB)生产领域。图像配准在AOI技术中占有重要地位。现有的图像配准方法大致可分为两类：基于区域的方法和基于特征的方法.

基于区域的方法也称为类相关法或模板匹配法。该方法只利用两幅图像的某种统计信息作为相似性判别标准，采用适当的搜索算法得到令相似性判别标准最大化的图像转换形式，以达到图像配准的目的。主要特点是实现比较简单，但应用范围较窄，不能直接用于校正图像的非线性形变，而且在最优变换的搜索过程中运算量较大。如文献1(S.Mashohor，J.R.Evans，T.Arslan.Image Registration of Printed Circuit Boards using Hybrid Genetic Algorithm.IEEE Congress on Evolutionary Computation，page(s)：2685-2690，2006)提出一种混合爬山(hill-climbing)、精英(elitism)策略的遗传算法进行图像配准，该算法能处理图像配准中较简单的平移和旋转变换，但难以处理其他复杂的变换，而且很耗时，对初始化参数比较敏感。

基于特征的图像配准算法通过抽取某些几何特征如角点、高曲率点、线片段、目标轮廓或边缘等特征，并对他们进行匹配以实现图像的匹配。这类方法配准时计算量小，速度较快，应用也更为广泛。但由于角点、高曲率点、线片段、目标轮廓或边缘等的定位易受噪声及光照变化的影响，图像配准精度通常难以满足AOI这种对精度要求较高的场合。

对图像形状的描述，常用的有傅里叶描述子(FD：Fourier descriptor)、曲率尺度空间描述子(CSSD：curvature scale space descriptor)、形状上下文描述子等。文献2(D.Zhang，G.Lu.A comparative study of curvature scale space and Fourier descriptors.Journal of visual communication and image representation，2003，14(1)：41-60.)对FD和CSSD在图像检索中的应用进行了比较，发现FD在效果和效率方面优于CSSD。文献3(C.S.Chen，C.W.Yeh，P.Y.Yin.A novel Fourier descriptor based image alignment algorithm for automatic optical inspection.Journal of visual communication and image representation，2009，20：178-189.)提出根据连通区域轮廓的傅里叶描述子的幅值和相位相似测度实现图像配准，所使用的FD具有平移、旋转、尺度不变性，但FD毕竟只是一种局部特征描述子，当图像中包含若干相似的目标轮廓时，使用FD无法对他们进行区分，因而基于FD的图像配准方法精度仍难以保证。

发明内容：

为克服现有图像描述子如傅里叶描述子的不足，本发明提供一种同时包含局部形状信息与全局位置信息的、满足平移、旋转、尺度不变性的计算简单的图像连通区域描述方法，并在此基础上提供一种精度高、计算量小的图像配准方法。

一种图像连通区域描述方法，包括以下步骤：

A1，输入待处理图像P；

A2，提取图像P中的连通区域及其参考点，记R₁、R₂...R_N为从图像P中提取出的N个连通区域，且R_i：{(x_ij，y_ij)|j＝1...n_i}(其中n_i为R_i中的点的个数)，R_i的参考点记为(x_i，y_i)(i＝1...N)；

A3，对图像P中每一个连通区域R_i(i＝1...N)，计算其局部距离上下文和全局距离上下文并将和分别作为连通区域R_i的局部形状描述子和全局相对位置描述子；

A4，输出图像P中每一个连通区域R_i的描进