[发明专利]一种快速稠密的图像匹配方法及系统

权利要求书

1.一种快速稠密的图像匹配方法，其特征在于基于图像在不同分辨率对应关系的整体一致性，通过指定的若干搜索区域的局部匹配，利用低分辨率下得到的匹配结果对被匹配图进行重采样，并通过滑动窗口限定后续更高分辨率匹配过程的搜索范围，实现高分辨率图像之间快速稠密的全局匹配，从而通过从低分辨率到高分辨率下图像特征的局部匹配与重采样实现快速稠密的图像匹配，主要流程如下：

步骤1.对任意输入的原分辨率图像，提取每个图像中多个分辨率尺度的一组特征向量，其中对应各个分辨率尺度的特征向量按图像顺序排列组成特征图，并从低分辨率到高分辨率从上到下获得特征图金字塔；

步骤2.对两个图像的特征图由低分辨率特征到高分辨率特征进行局部匹配与重采样，获得其中模板图像到目标图像的匹配结果，具体步骤如下；

步骤2-1.对指定搜索区域局部匹配，得到较低分辨率模板特征图与较低分辨率目标特征图在各个搜索区域内的逐像素对应关系，其中初始搜索区域可以是两张全图之间；

步骤2-2.通过较低分辨率特征图的匹配结果对较高分辨率模板特征图重采样，并通过滑动窗口限定后续较高分辨率局部匹配的搜索区域；

步骤2-3.从低分辨率到高分辨率重复步骤2-1与步骤2-2，直至获得原图匹配结果。

2.根据权利要求1所述的一种快速稠密的图像匹配方法其特征在于所述的步骤2-2根据广度优先搜索和深度优先搜索策略分为两个分支步骤，其中：

A)所述广度优先搜索的后续步骤为：

步骤2-2a-1.将步骤2-1中得到的该分辨率下设定的各个搜索区域内的局部匹配结果拼接，并与已有的匹配结果组合，得到该分辨率下的全局原图匹配结果；

步骤2-2a-2.通过步骤2-2a-1中得到的全局原图匹配结果，对下一层的较高分辨率的模板特征图重采样，得到较高分辨率的重采样特征图；

步骤2-2a-3.通过滑动窗口同时对较高分辨率目标特征图和所述重采样高分辨率模板特征图分块截取区域，同时将所截取的区域作为后续新的搜索区域；

步骤2-2a-4.将较高分辨率目标特征图和较高分辨率重采样特征图定义为两个新的较低分辨率特征图，将特征图金字塔中再下一层特征图替换定义为新的较高分辨率特征图，同时将所述步骤2-2a-3中每一个所述滑动窗口所截取的区域作为新的搜索区域；

B)所述深度优先搜索的后续步骤为：

步骤2-2b-1.对各个搜索区域，实行以下步骤：

步骤2-2b-1-1.将步骤2-1中得到的局部匹配结果与已有的匹配结果组合，得到该分辨率下该搜索区域的局部原图匹配结果；

步骤2-2b-1-2.通过步骤2-2b-1-1中得到的局部原图匹配结果，对该搜索区域内下一较高分辨率的模板特征图重采样，得到该搜索区域内较高分辨率的重采样特征图；

步骤2-2b-1-3.通过滑动窗口同时对较高分辨率目标特征图和所述重采样高分辨率模板特征图分块截取区域；

步骤2-2b-1-4.将该搜索区域较高分辨率目标特征图和较高分辨率重采样特征图定义为两个新的较低分辨率特征图，将特征图金字塔中再下一层特征图替换为新的较高分辨率特征图，同时将所述步骤2-2b-1-3中每一个所述滑动窗口所截取的区域作为新的搜索区域；

步骤2-2b-1-5.对该搜索区域递归重复步骤2-1到步骤2-2b-1-4，当获得该搜索区域特征图金字塔中最下层最高分辨率的局部匹配结果时，返回步骤2-2b-1更换搜索区域，直到获得所有搜索区域内的最高分辨率下的局部原图匹配结果；

步骤2-2b-2.将各个搜索区域内的匹配结果拼接组成最高分辨率下的全局原图匹配结果。

3.根据权利要求1或2所述的一种快速稠密的图像匹配方法，其特征在于,其中可以加入可训练参数，通过反向传播梯度，实现整个匹配过程的自适应优化，并且进一步地，该方法可以作为学习模型，在使用前进行训练来得到一个具有泛用性的图像匹配模型。

4.根据权利要求1或2所述的一种快速稠密的图像匹配方法，其特征在于所述匹配结果的对应关系可以通过目标图中像素坐标与对应模板图中坐标的变换关系表示，可以包括单应性变换、刚体变换、仿射变换的参数变换，以及两者差值得到的位移向量场的非参数变换。