[发明专利]基于多模型几何拟合和分层单应变换的图像对齐方法

摘要

本发明属于图像处理方法，为更好的针对不同的平面区域进行不同的单应变换，本发明采取的技术方案是，基于多模型几何拟合和分层单应变换的图像对齐方法，利用多模型几何拟合的方法将提取的特征匹配点分类，分类之后，图像就有了基础层和过渡层，在基础层采用动态直接线性变换方法，在过渡层采用分层单应估计来提高单应变换的精确度。本发明主要应用于图像处理场合。

主权项

1.一种基于多模型几何拟合和分层单应变换的图像对齐方法，其特征是，利用多模型几何拟合的方法将提取的特征匹配点分类，分类之后，图像就有了基础层和过渡层，在基础层采用动态直接线性变换方法，在过渡层采用分层单应估计来提高单应变换的精确度。

2.如权利要求1所述的基于多模型几何拟合和分层单应变换的图像对齐方法，其特征是，具体步骤是，

1)针对输入源图像I和目标图像I′,利用度不变特征转换方法，获得一系列的特征匹配点—Ω＝{x_i}和Ω′＝{x_i′}，x_i和x_i′分别是I和I′的第i个特征匹配点，将Ω和特征匹配点分类并且每个类的单应变换最小化x_i和到相应的匹配点x_i的距离，目标函数为：

其中，λ>0是衡量数据项和平滑项的权重系数；

数据项的作用是最小化x和它对应的匹配点x′的距离，H_i是3×3的单应变换矩阵，是x_i的齐次坐标，φ(·)代表齐次坐标到非齐次坐标的变换，距离优化函数和D(H_i,x_i,x_i′)衡量的是x_i的变换点到它对应的匹配点x_i′的距离；

平滑项主要约束相邻的像素点，使之有相同的单应矩阵，N(x_i)是三角网格定义的像素点x_i的邻域特征点和邻域关系，如果H_i＝H_j，则惩罚项S(H_i,H_j)为1，其他情况为0；

2)利用多模型几何拟合使得源图像的每一个匹配点都被标记了标签，相同的标签作为一类，这样，就将所有的匹配点分类到了几个不同的区域，每个区域的边界划分公式如下：

其中，Ω_m是第m个区域的匹配点的集合，s(x_m,i)是特征点x_m,i的尺度分量,W是源图像的宽度，根据公式(5),(6)可知，B_m,l和B_m,r分别表示划分的第m个区域的左边界和右边界，考虑到建筑物图像主要是在前面进行拍摄，所以边界只划分出来了左右边界,只包含一类特征点的区域称之为基础区域，按照上述公式计算出来的包换两种特征点的区域称之为过渡区域；

3)对于基础区域采用动态直接线性变换的方法来估计局部的单应变换，源图像的第m个区域的特征点x_*通过下面的公式变换到对应的匹配点

其中，是x_*的齐次坐标，单应矩阵H_*的计算方法如下：

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