[发明专利]一种基于SIFT和验证机制的图像配准方法

摘要

一种基于SIFT和验证机制的图像配准方法，首先，通过改进后的SIFT算法从参考图像和待匹配图像中提取特征；其次，利用Harris算法提取出可以作为匹配过程中基准点的角点，以两个角点的连接线作为基准方向；然后，对于SIFT算法匹配出来的特征点对，分别与各自图像中的基准点连线，并计算其与基准方向之间的夹角，通过计算夹角之间的差值来判断是否满足所设定的阈值条件，若符合，则视其为匹配点对，反之，则为误匹配。本发明提供一种有效去除误匹配且同时避免正确匹配点、准确性较高的基于SIFT和验证机制的图像配准方法。

主权项

一种基于SIFT和验证机制的图像配准方法，其特征在于：所述配准方法包括以下步骤：1)利用SIFT算法从参考图像和待匹配图像中提取特征点；2)从图像中提取角点集，得到初步的对应角点集合，过程如下：2.1)利用Harris角点算法提取角点，计算原始图像中每个像素点对应的角点响应函数CRF，响应函数CRF所对应的极大值点就是图像的角点位置；2.2)在角点集中任意选取4点集X＝{a,b,c,d}，确定了两个独立的比值，每一个比值是有三个共线的点计算得到的，ab和cd在一个中间点相交与e，以下式(1)和(2)得到两个比值:r1=||a-e||||a-b||---(1)]]>r2=||c-e||||c-d||---(2)]]>对于给出的n个点的集合Q，两个仿射不变的比值r1和r2，在O(n2+k)时间内有效地提取所有的根据两个不变量所确定的4点集，k代表所记录的4点集的个数，如下：对于Q中的每一对q1,q2，计算两个交点：e1＝q1+r1(q2‑q1)  (3)e2＝q1+r2(q2‑q1)  (4)任意两对点对的中间交点是一致的，一个根据r1产生，一个根据r2产生，可能对应于一个4点集，它是B的仿射变换的副本；首先，根据上述所描述的，对于给出的B，计算在这个平面上的两个仿射不变量；然后从点集Q中，提取了所有的通过仿射变换与B相近的点集；为了移除不一致的4点集，寻找它们在图像中原始的位置，验证对应点集是否满足基准点集B的在刚性变化下的约束；2.3)验证机制，过程如下：对于S1中的4点集{a,b,c,d}分别构成了两个三角形Δabc,Δabd，设a(x1,y1),b(x2,y2),c(x3,y3)，S为这三个点组成的三角形的面积，则S通过下式计算S=12|detx1y11x2y21x3y31|---(5)]]>那么对于S2中的对应的{a',b',c',d'}，对应的两个三角形Δa'b'c',Δa'b'd'，分别求出它们的面积，若满足下式：SΔabcSΔa,b,c,=SΔabdSΔa,b,d,---(6)]]>就认为两个4点集是匹配的，否则，认为这是一对误匹配对，根据确定的正确角点对a和a'、b和b'，将a和a'作为后续匹配的基准点，而向量作为基准方向；3)匹配点对的角度约束，过程如下：首先，利用SIFT算法得到初始匹配的特征点集，即第一幅图像中的特征点集X和第二幅图像的特征点集Y，对于X中的任一特征点Xi，SIFT采用关键点特征向量的欧氏距离来作为两幅图像中关键点的相似性判定度量；取参考图像中的某个关键点，并找出其与待匹配图像中欧式距离最近的前两个关键点，在这两个关键点中，如果最近的距离除以次近的距离少于预设比例阈值，加入如下判断机制：在参考图像中的待匹配的点Xi与基准点连线，并计算它与基准方向的夹角θ1，同时对待匹配图像做同样的处理，得到它与基准方向的夹角为θ2，计算θ2与θ1的差的绝对值θddangle，若满足下面的式子(7)，就认为它们为一对匹配点；θddangle＝|θ1‑θ2|≤μangleThreshold   (7)其中，μangleThreshold是角度之差的阈值。