[发明专利]一种图像的无纹理区域匹配方法

权利要求书

1.一种图像的无纹理区域匹配方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1、对原始图像进行二值化处理，将二值化图像中无纹理区域内像素点记为1，其它区域内像素点记为0；

步骤2、求取无纹理区域的质心；

步骤3、遍历无纹理区域中的每个像素，构造矢量矩阵；

所述矩阵中的每个矢量单元由像素点与质心的欧式距离、像素点与质心的矢量角、该像素点的横坐标和该像素点的纵坐标构成；

步骤4、设定一个取值范围是[0:359]的角度k，以步长为l遍历角度k，构造质心距离变换图；具体如下：

步骤4-1、

(1)设定初始状态下k=0；

(2)遍历矢量矩阵中每个矢量单元，查找所有矢量角等于k的单元构造集合；

(3)k自增1，如果k不大于359，则重新执行(2)，否则执行步骤4-2；

步骤4-2、获取每个单元构造集合中每个像素点所对应的欧式距离，将每个像素点所对应的欧式距离除以该单元构造集合中最大欧式距离，获得质心距离变换图中每个像素点的比例值；

步骤4-3、判断原始图像是否为灰度图像，若是，则执行步骤4-4，否则执行步骤4-5；

步骤4-4、将原始灰度图像中每个像素点的灰度值与质心距离变换图中对应位置的比例值相乘，并将乘积作为质心距离变换图中该位置的最终值，完成构造质心距离变换图，执行步骤5；

步骤4-5、将原始彩色图像中每个像素点的R通道值、G通道值和B通道值分别与质心距离变换图中对应位置的比例值相乘，并将乘积分别作为质心距离变换图中该位置的R通道最终值、G通道最终值和B通道最终值，完成构造质心距离变换图，执行步骤5；

步骤5、选择模板，在质心距离变换图中将选择的模板进行仿射变换，变换模板的边长、位置和角度，根据变换后的位置，在第二幅图像中获得变换后的区域；

步骤6、随机选取质心距离变换图中模板的像素点和第二幅图像中变换后区域的像素点，获得质心距离变换图中模板的像素点坐标与第二幅图像中变换后区域的像素点坐标相似度差异值；

步骤7、反复执行步骤5至步骤6，对模板进行多次仿射变换，获得每次变换后的相似度差异值，选择其中相似度差异值最小值所对应的仿射变换矩阵，对模板进行仿射变换，获得在第二幅图像中的对应区域，完成匹配。

2.根据权利要求1所述的图像的无纹理区域匹配方法，其特征在于，步骤4-2所述的获取每个单元构造集合中每个像素点所对应的欧式距离，将每个像素点所对应的欧式距离除以该单元构造集合中最大欧式距离，获得质心距离变换图中每个像素点的比例值，具体公式如下：

其中，DTTC(x，y)表示质心距离变换图中像素点(x，y)的比例值，V_k(x，y)[d]表示单元构造集合V_k中像素点(x，y)所对应的欧式距离，max(V_k[d])表示单元构造集合V_k中最大欧式距离。

3.根据权利要求1所述的图像的无纹理区域匹配方法，其特征在于，步骤5所述的选择模板，在质心距离变换图中将选择的模板进行仿射变换，变换模板的边长、位置和角度，根据变换后的位置，在第二幅图像中获得变换后的区域；

仿射变换公式如下：

[x y 1]＝p·T (2)

其中，[x y 1]表示经仿射变换后的坐标，p＝[X Y 1]表示质心距离变换图中模板中像素点的坐标；

T表示变换矩阵，具体公式如下：

其中，λ_x表示横向缩放比例系数，取值范围为[0.1，10]，λ_y表示纵向缩放比例系数，取值范围为[0.1，10]，θ表示旋转角，取值范围是0°～359°，x_o和y_o表示模板中心像素点坐标。

4.根据权利要求1所述的图像的无纹理区域匹配方法，其特征在于，步骤6所述的随机选取质心距离变换图中模板的像素点和第二幅图像中变换后区域的像素点，获得质心距离变换图中模板的像素点坐标与第二幅图像中变换后区域的像素点坐标相似度差异值；

相似度差异值Δ_T(I₁，I₂)计算公式如下：

其中，I₁表示质心距离变换图，I₂表示第二幅图像；n₁表示随机选取的像素点个数；a表示从红色到绿色的范围，取值范围为[127，-128]；b表示从黄色到蓝色的范围，取值范围为[127，-128]；表示质心距离变换图I₁中模板的像素点p的a通道值，表示质心距离变换图I₁中模板的像素点p的b通道值，表示第二幅图像I₂中模板的像素点T(p)的a通道值，表示第二幅图像I₂中模板的像素点T(p)的b通道值。