[发明专利]一种快速多分辨率灰度图像模板匹配方法

摘要

本发明涉及一种快速多分辨率灰度图像模板匹配方法，包括如下步骤：建立模板图像在旋转各个角度下的多分辨率积分图像；建立待匹配图像的多分辨率积分图像；使模板图像的最低分辨率积分图在待匹配图像的最低分辨率积分图像上遍历匹配，得出目标候选区域和对应的模板角度；使用模板图像与待匹配图像高一级分辨率的积分图像进行匹配，得出新的目标候选区域和新的模板角度；重复上一个步骤，若模板图像T与待匹配图像均已到达最高分辨率积分图像，则得到最终的匹配结果。本发明通过建立灰度图像的多分辨率积分图，优化了计算量，减少了匹配耗时；本发明还采取了先放大图像再查表的方法来得到旋转后模板图像每一像素处的灰度值，减少旋转图像锯齿现象的同时减少了耗时。

主权项

1.一种快速多分辨率灰度图像模板匹配方法，其特征在于该方法包括如下步骤：S1、获取模板图像T，建立模板图像T在旋转各个角度Φ下的多分辨率积分图像TII^k,h|_Φ，其中TII^k,h表示模板图像T以积分单元大小为k×h时的多分辨率积分图像，其中k＝k₁，k₂，……，k_N并且k₁≥k₂≥……k_N，h＝h₁，h₂，……，h_N并且h₁≥h₂≥……h_N，N为将一幅图像取不同积分单元大小的总类别数，积分单元越小，模板图像T的积分图像分辨率越高，TII^k,h|_Φ表示模板图像T在旋转各个角度Φ时以积分单元大小为k×h时的多分辨率积分图像，其中Φ为以Δθ为角度间隔的涵盖一个周角的角度集合，并用θ表示角度集合Φ中的一个角度元素；S2、获取待匹配图像S，建立待匹配图像S的多分辨率积分图像SII^k,h，其中SII^k,h表示待匹配图像S以积分单元大小为k×h时的多分辨率积分图像，其中k＝k₁，k₂，……，k_N并且k₁≥k₂≥……k_N，h＝h₁，h₂，……，h_N并且h₁≥h₂≥……h_N，N为将一幅图像取不同积分单元大小的总类别数，积分单元越小，待匹配图像S的积分图像分辨率越高；S3、将模板图像T在各个角度Φ下的最低分辨率积分图像在待匹配图像S的最低分辨率积分图像上遍历匹配，通过计算局部最小相关系数，得出第一次目标候选区域和匹配得出模板角度θ_l，令此步骤l＝1；S4、将上一步骤匹配得出的模板角度θ_l的邻域作为新的角度匹配范围Φ^(l)，将上一步骤的目标候选区域作为匹配区域，使用模板图像T与待匹配图像S高一级分辨率的积分图像与SII^k,h进行匹配，得出新的目标候选区域和匹配得出新的模板角度θ_l+1，其中l＝1,2,……,N‑1，为匹配次数，Φ^(l)＝[θ_l‑ε,θ_l+ε]，为第l次匹配得出的模板角度θ_l的邻域，ε为当层积分图像可识别的最小角度数值；S5、重复步骤S4，若匹配时模板图像T与待匹配图像S均已到达最高分辨率积分图像与则得到的匹配位置和对应的模板角度θ_N为最终的匹配结果；其中，所述步骤S1包括如下步骤：S11、读取模板图像T，并对模板图像T进行降噪预处理；S12、对模板图像T进行旋转变换，得到旋转各个角度Φ所对应的模板图像T|_Φ，其中Φ为以Δθ为角度间隔的涵盖一个周角的角度集合，并用θ表示角度集合Φ中的一个角度元素；S13、分别计算模板图像T旋转各个角度Φ时T|_Φ的多分辨率积分图像TII^k,h|_Φ，其中TII^k,h表示模板图像T以积分单元大小为k×h时的多分辨率积分图像，其中k＝k₁，k₂，……，k_N并且k₁≥k₂≥……k_N，h＝h₁，h₂，……，h_N并且h₁≥h₂≥……h_N，N为将一幅图像取不同积分单元大小的总类别数，积分单元越小，模板图像T的积分图像分辨率越高，TII^k,h|_Φ表示模板图像T在旋转各个角度Φ时以积分单元大小为k×h时的多分辨率积分图像；所述步骤S12中对模板图像T进行旋转变换的方法具体为：使用先放大图像再查表的方法来得到旋转各个角度Φ所对应的模板图像，首先根据需要达到的精度对原模板图像T进行放大，再将放大后的模板图像旋转角度θ得到T|_θ，并将旋转后的模板图像T|_θ上的每个位置映射到放大的模板图像T上，并取与放大的模板图像T上最近位置处的像素值作为旋转后模板图像T|_θ上对应位置的像素值；再将模板图像T旋转至其他角度θ，得到模板图像T旋转各个角度Φ所对应的模板图像。