[发明专利]基于特征点的图像配准方法及系统

摘要

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。

主权项

1.一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，其特征在于，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；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；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获取各个特征点在相机坐标系下的坐标值；若所述相机坐标系为T_w，所述标准图像三维坐标系为T_s，所述待检测图像三维坐标系为T_d，则所述步骤S3中基于以下公式计算所述三维变换矩阵：其中，T_trans代表所述三维变换矩阵，T₁代表T_s相对于T_w的变换矩阵；T₂代表T_d相对于T_w的变换矩阵；T₁、T₂分别基于以下步骤确定：S31、基于步骤S2中标准图像三维坐标系/待检测图像三维坐标系建立时的原点的确定方式，确定T_s/T_d相对于T_w的偏移向量S32、基于法线向量与平面上的任意向量垂直的原理，求解得到T_s/T_d在T_w下Z轴的法线向量S33、基于步骤S2中的标准图像三维坐标系/待检测图像三维坐标系建立时的X轴的选定方式确定T_s/T_d在T_w下X轴的法向量S34、基于和计算得到T_s/T_d在T_w下Y轴的法线向量S35、基于三个法向量计算得到旋转矩阵R；S36、基于R和得到T₁/T₂为：