[发明专利]基于多模型几何拟合和分层单应变换的图像对齐方法

权利要求书

1.一种基于多模型几何拟合和分层单应变换的图像对齐方法，其特征是，利用多模型几何拟合的方法将提取的特征匹配点分类，分类之后，图像就有了基础层和过渡层，在基础层采用动态直接线性变换方法，在过渡层采用分层单应估计来提高单应变换的精确度，其中，

多模型几何拟合步骤如下：

1)针对输入源图像I和目标图像I′,利用尺度不变特征转换方法，获得一系列的特征匹配点—Ω＝{x_i}和Ω′＝{x_i′}，x_i和x_i′分别是I和I′的第i个特征匹配点，将Ω和特征匹配点分类并且每个类的单应变换最小化x_i到相应的匹配点x_i′的距离，目标函数为：

其中，λ＞0是衡量数据项和平滑项的权重系数；

1-1)

数据项的作用是最小化x和它对应的匹配点x′的距离，H_i是3×3的单应变换矩阵，是x_i的齐次坐标，φ(·)代表齐次坐标到非齐次坐标的变换，距离优化函数和D(H_i,x_i,x_i′)衡量的是x_i的变换点到它对应的匹配点x_i′的距离；

1-2)

平滑项主要约束相邻的像素点，使之有相同的单应矩阵，Ν(x_i)是三角网格定义的像素点x_i的邻域特征点和邻域关系，如果H_i＝H_j，则惩罚项S(H_i,H_j)为1，其他情况为0；

分层单应估计具体步骤如下：

过渡层区域采用离散的单应变换进行处理，首先利用动态直接线性变换的方法获得候选的单应矩阵，将单应矩阵集合表示为T_m是第m个过渡层，通过图像切割达到优化目标函数的目的，

(1)

其中，数据项中的符号含义如下：表示第k个元胞的单应矩阵，D(H_k,x_j,x_j′)和公式(3)是相同的定义，权重参数是根据匹配点到第k个元胞的距离来调节匹配点的变换的，

p_k是第k个元胞的中心点，

(2)平滑项定义为：

H_t是第k个元胞的邻域元胞的单应变换。

2.如权利要求1所述的基于多模型几何拟合和分层单应变换的图像对齐方法，其特征是，具体步骤是，

1)利用多模型几何拟合的方法将提取的特征匹配点分类

2)利用多模型几何拟合使得源图像的每一个匹配点都被标记了标签，相同的标签作为一类，这样，就将所有的匹配点分类到了几个不同的区域，每个区域的边界划分公式如下：

其中，Ω_m是第m个区域的匹配点的集合，s(x_m,i)是特征点x_m,i的尺度分量,W是源图像的宽度，根据公式(5),(6)可知，B_m,l和B_m,r分别表示划分的第m个区域的左边界和右边界，考虑到建筑物图像主要是在前面进行拍摄，所以边界只划分出来了左右边界,只包含一类特征点的区域称之为基础区域，按照上述公式计算出来的包含两种特征点的区域称之为过渡区域；

3)对于基础区域采用动态直接线性变换的方法来估计局部的单应变换，源图像的第m个区域的特征点x_*通过下面的公式变换到对应的匹配点

其中，是x_*的齐次坐标，单应矩阵H_*的计算方法如下：

h_*是H_*的向量化形式，其为9×1的行向量，a_i是公式的计算结果：

权重参数wⁱ_*的定义如下：

wⁱ_*＝max(exp(-||x_*-x_i||²/δ²),γ) (10)

x_i是所处理区域的第i个匹配点，x_*是所处理区域的网格个中心点坐标，δ是尺度参数，γ是为了防止处理方法失去其灵活性；

4)过渡层区域采用离散的单应变换进行处理。