[发明专利]一种图像匹配方法及图像匹配装置

说明书

技术领域

本发明涉及图像匹配领域，特别涉及一种图像匹配方法和装置。

背景技术

随着科学技术的发展，图像匹配技术在近代信息处理领域中的应用范围越来越广泛。常用的匹配方法有基于灰度的图像匹配方法，直接利用图像的灰度信息进行匹配，通过象素对之间某种相似性度量(如最小均方差、归一化积相关、SSDA等)的全局最优化实现匹配。这类匹配方法需要解决的问题是：对灰度信息变化、光照变化、噪声非常敏感，没有充分利用灰度统计特性，对每一点的灰度信息依赖较大，不适应于匹配对象存在旋转和缩放情况下的匹配问题。于是，提出了基于圆投影匹配方法，但是它是直接在搜索图的每个位置进行相似度比较，没有充分利用匹配对象的灰度特征，计算量大，匹配速度慢，不满足匹配的实时性要求。常用的图像匹配方法还有金字塔方法，虽然这种降低了计算量，提高了匹配速度，但是由于它采用分层搜索方法,降低了图像的分辨率，从而降低了匹配准确度。

发明内容

本发明是为了解决现有技术中的上述问题而提出的，其目的在于提供一种满足匹配实时性要求，同时能够抵消灰度信息变化、光照变化、噪声的影响，具有一定抗旋转性而且方法易于硬件化的图像处理方法及装置。

本发明的图像处理装置包括图像采集单元，其用于截取基准图像；图像存储单元，其用于载入模板图像；图像处理单元，其用于对图像的二值化和逻辑运算与控制；数据输出单元，其用于输出匹配位置的相关信息。

本发明图像匹配方法包括：截取基准图像；载入模板图像；对基准图像和模板图像进行二值化处理；确定候选匹配点的位置和数目；将模板移至基准图像上某一候选匹配点；设定搜索范围，其圆心为模板几何中心在基准图像中对应的像素点，半径为设定的像素数；对搜索范围范围内各像素点灰度值根据设定值M进行粗匹配，并通过基于卷积的互相关方法找到匹配位置；判断是否找到匹配位置，如果未找到，将模板移至基准图像的另一候选匹配点；如果找到，输出匹配位置的坐标信息。

有益效果

本发明采用了基于卷积的互相关算法和图像二值化处理，优化了匹配的数据类型，可抵消灰度信息变化、光照变化、噪声的影响，提高了抗旋转性。

本发明通过逻辑与运算和采用卷积的运算模式优化了相似度函数，减少匹配运算量，提高了匹配速度。

本发明以像素数为半径限定搜索范围和根据设定值M进行粗匹配，有效的减少了搜索位置数，降低了运算量。同时，并没有降低图像的分辨率，提高了匹配精度。

总之，本发明从匹配的数据类型、相似性度量函数和搜索策略三个方面提高了图像匹配的匹配速度、匹配准确度、实时性和鲁棒性。

附图说明

图1为本发明所涉及的图像匹配装置的结构图；

图2为本发明所涉及的图像匹配方法的流程图；

图3为本发明所涉及的基于卷积的互相关方法的流程图；

图4为本发明所涉及的大气能见度视频观测中黑体和光源的定标流程图；

图5a为一贴片电容模板图像：

图5b为一芯片模板图像；

图5c为一钽电容模板图像；

图6a为旋转电路图像；

图6b为添加高斯噪声的旋转电路图像；

图6c为亮度变化的旋转电路图像；

图6d为对比度变化的旋转电路图像；

图7为图6b电路图像中高斯噪声与匹配概率关系示意图；

图8为图6c电路图像中亮度与匹配概率关系示意图；

图9为图6d电路图像中对比度与匹配概率关系示意图。

具体实施方式

下面，结合附图详细说明本发明的实施例。

图1为本发明所涉及的图像匹配装置的结构图，本发明的图像匹配装置包括图像采集单元10、图像存储单元20、图像处理单元30、数据输出单元40。

图像采集单元10，用于截取基准图像；图像存储单元20，用于载入模板图像；图像处理单元30,将基准图像和模板图像进行二值化处理后确定候选匹配点的位置和数目，将模板图像移动到基准图像的某一候选匹配点，进行搜索和逻辑运算找到匹配位置，此匹配点所有设定搜索区域搜索完毕后，若找到匹配位置则将匹配位置的坐标信息传输给数据输出单元40；若未找到匹配位置，将此信息传输给图像存储单元20和图像采集单元10，将模板移动至基准图像的另一候选匹配点；数据输出单元40用于输出匹配位置的坐标信息。

优选地，图像处理单元30可以包括二值化处理器、与运算控制器、加法器、乘法器、码率为1/N的卷积码编码器、中央控制单元。