[发明专利]一种几何匹配的方法

权利要求书

1.一种几何匹配的方法，其特征在于：包括如下步骤：

步骤1、建立匹配模型，获取采集图；

步骤2、建立采集图的图像金字塔，从采集图的图像金字塔的最顶层图像中搜索匹配位姿(x,y,s,α)，模板图经过训练后，共有N个探针，第i个探针的位置是(x_i,y_i)、梯度是(ρ_i,θ_i)，对于采集图上物体的一位姿(x,y,s,α)，该位姿下，第i个探针在采集图上对应的位置是：采集图的梯度图上对应于位置(x′_i,y′_i)的梯度是(ρ′_i,θ′_i)，计算该位姿(x,y,s,α)匹配分数score，其计算公式为：

获取匹配分数最高的位姿，所述(x,y,s,α)为物体的位置和姿态；x,y为物体相对于坐标系原点的位置，s,α分别为物体相对于给定模型的的缩放比例和旋转角度；

步骤3、将所述匹配的位姿进行调整，之后根据该调整后的位姿进入采集图图像金字塔的下一层图像中搜索匹配分数最高的位姿，直至采集图中图像金字塔的最底层图像；

步骤4、将采集图中图像金字塔的最底层图像计算得到的最高的匹配分数与设定阈值比较，若大于等于所述设定阈值，则匹配成功；否则匹配失败；

所述步骤2中，计算采集图的图像金字塔顶层图像的匹配分数时，将幅值删除，其梯度的计算时，角度θ通过四舍五入取整数，这样余弦函数的绝对值|cos(θ′_i-θ_i+α)|改成查表AbsCosTable(θ′_i-θ_i+α)，预先制作余弦值表AbsCosTable，角度取值限制在一个周期内，大于等于0且小于360，即θ′_i，θ_i-α∈[0,360)，那么θ′_i-θ_i+α∈(-360,360)，所以AbsCosTable的长度为719，且计算公式为：

AbsCosTable[i]＝|cosi|,i＝-359,-358,...,359

于是顶层某个探针匹配分数的计算公式：

score_i＝AbsCosTable(θ′_i-θ_i+α)。

2.如权利要求1所述的一种几何匹配的方法，其特征在于：所述匹配模型建立方法为：输入模板图，建立模板图的图像金字塔，对每层图像金字塔进行遍历，提取复数个探针Probe(x_i,y_i,ρ_i,θ_i)，即得到每一层的匹配模型；所述Probe(x_i,y_i,ρ_i,θ_i)为第i个探针的位置是(x_i,y_i)、梯度是(ρ_i,θ_i)。

3.如权利要求2所述的一种几何匹配的方法，其特征在于：所述探针的提取方法为：通过先获取模板图的图像金字塔中每层的图像中所有的轮廓点作为探针的位置，然后，根据各探针的位置，获取各自的梯度信息；轮廓图像可以通过Canny滤波得到，梯度图像可以通过Sobel滤波得到。

4.如权利要求1所述的一种几何匹配的方法，其特征在于：所述步骤2中根据匹配模型进行顶层搜索进一步具体为：根据设定的匹配参数以及匹配模型进行顶层搜索。

5.如权利要求4所述的一种几何匹配的方法，其特征在于：所述匹配参数包括：位姿的缩放比例、旋转角度以及平移的范围。

6.如权利要求1所述的一种几何匹配的方法，其特征在于：所述步骤3中将所述匹配分数最高的位姿进行调整进一步具体为：

设定一误差值TINY，将所述匹配分数最高的位姿Pose(x,y,s,α)取出，所述(x,y,s,α)为物体的位置和姿态；x,y为物体相对于坐标系原点的位置，s,α分别为物体相对于给定模型的的缩放比例和旋转角度，

先进行平移，每次调整取邻近(n+1)²个像素中匹配程度最好的位姿，即(x,y)∈[x-n,x+n]×[y-n,y+n]，保持Pose(x,y,s,α)中s和α不变，本次的调整得到Pose(x′,y′,s,α),调整差值deltaXY＝max(|x′-x|,|y′-y|)；

之后进行缩放，每次调整取邻近2n+1个步长中匹配程度最好的位姿，即s＝s-n*scaleStep,s-(n-1)*scaleStep,…,s+n*scaleStep，保持Pose(x′,y′,s,α)中x′,y′,α不变，本次调整得到Pose(x′,y′,s′,α)，调整差值deltaScale＝|s-s′|；

最后进行旋转，每次调整取邻近2n+1个步长中匹配程度最好的位姿，即α＝α-n*angleStep,α-(n-1)*angleStep,…,α+n*angleStep，保持Pose(x′,y′,s′,α)中x′,y′,s′不变，本次调整得到Pose(x′,y′,s′,α′)，调整差值deltaAngle＝|α-α′|；

反复按顺序分别调整位姿中平移、缩放、旋转，直到调整差值deltaXY、deltaScale、deltaAngle都小于TINY。