[发明专利]基于特征点的图像配准方法及系统

说明书

一种基于特征点的图像配准方法及系统，用于基于采集到的标准图像对采集到的待检测图像进行配准，方法包括：S1、通过模板匹配的方式在待检测图和标准图上确定非共线的多个匹配的特征点；S2、基于特征点分别建立标准图像三维坐标系和待检测图像三维坐标系：S3、计算待检测图像三维坐标系相对于标准图像三维坐标系的三维变换矩阵；S4、使用三维变换矩阵对待检测图像进行配准处理，将配准处理后的待检测图像与标准图像进行对比并获取差异值。本发明可降低对机械结构精度的要求，在图像对比时可以弥补机械结构精度的不足所造成的图像位置偏移，减小不必要的误差，即使图像采集时出现不一致，也可以通过三维变换矩阵对图像进行配准处理。

技术领域

本发明涉及图像处理领域，尤其涉及一种基于特征点的图像配准方法及系统。

背景技术

在某些视觉应用中(如PCB板缺陷检测)，需要将摄像头采集到的图像与标准图像作对比，该对比动作要求两幅图像在位置上的严格一致性，以检测当前图像与标准图像之间像素级别的差异；当前的系统设计一般是从结构的角度来保证两幅图像位置的不发生偏移。

而机械结构不能达到足够的精度以保证摄像头与场景相对位置与标准状态下的一致性，例如，如图1所示，除了水平方向的偏移，由于目标物体的厚度不均也会造成采集到的图像的不一致。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种基于特征点的图像配准方法及系统。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种基于特征点的图像配准方法，用于基于采集到的标准图像对采集到的待检测图像进行配准，所述方法包括：

S1、通过模板匹配的方式在待检测图和标准图上确定非共线的多个匹配的特征点，所述特征点分别用相机坐标系下的三维像素坐标表示；

S2、基于所述相机坐标系下的三维像素坐标表示的特征点分别建立标准图像三维坐标系和待检测图像三维坐标系：

S3、计算所述待检测图像三维坐标系相对于所述标准图像三维坐标系的三维变换矩阵；

S4、使用所述三维变换矩阵对待检测图像进行配准处理，将配准处理后的待检测图像与标准图像进行对比并获取差异值。

在本发明所述的基于特征点的图像配准方法中，所述步骤S1中在确定特征点后，针对标准图像和确定待检测图像分别执行以下步骤以获取各个特征点在相机坐标系下的坐标值：

S11、以图像所在平面为XOY平面，以像素为坐标系单位，确定各个特征点的X坐标和Y坐标；

S12、如果图像为标准图像，则设定一个正数作为标准图像中的各个特征点的Z坐标；

S13、如果图像为待检测图像，则基于任意两个特征点在待检测图像的XOY平面上的距离、该两个特征点在标准图像的XOY平面上的距离、以及步骤S12中设定的标准图像中的各个特征点的Z坐标，计算待检测图像中的各个特征点的Z坐标。

在本发明所述的基于特征点的图像配准方法中，所述步骤S13中基于以下计算公式计算待检测图像中的各个特征点的Z坐标：

其中，Z₁代表待检测图像中的各个特征点的Z坐标，L₁代表任意两个特征点在待检测图像的XOY平面上的距离，L代表该两个特征点在标准图像的XOY平面上的距离，Z代表步骤S12中设定的标准图像中的各个特征点的Z坐标。

在本发明所述的基于特征点的图像配准方法中，所述步骤S2中标准图像三维坐标系和待检测图像三维坐标系的建立包括：以图像中的所有的特征点的重心作为原点O；以原点与某一个特征点所确定的直线为X轴；以垂直于特征点所在平面的直线为Z轴；根据右手法则，以垂直于XOZ平面的直线为Y轴。