[发明专利]基于角点匹配的快速图像拼接方法

说明书

技术领域

本发明涉及图像拼接技术领域，特别是一种基于角点匹配的快速图像拼接方法。

背景技术

图像拼接是指将一组内容上存在交叠的图像拼接成一幅更大画面图像的过程。图像拼接方法有很多，例如，基于频域的方法和基于空间像素灰度的方法等，通过分析可以发现基于频域的方法计算速度较快，对小的平移量、旋转及尺度缩放后的匹配拼接比较适合，但在两幅图像中重叠区域不大的情况下拼接结果较差。而基于空间像素灰度的方法运算量较大，且不能解决图像旋转和缩放后图像匹配的问题。

而基于特征的方法已逐渐成为未来的发展方向，主要原因是此方法先从两幅图像中提取了变化明显的点、线、区域等特征形成特征集，再依据两幅图像间对应的特征集中的特征点，利用特征匹配算法尽可能地将存在对应关系的特征对选择出来，然后，以图像特征为标准，对图像重叠部分的对应特征区域进行搜索匹配，最后完成多幅图像的快速拼接，该类方法有比较高的健壮性和鲁棒性。基于特征的方法是利用拼接图像中数量较少、特征较稳定的一些点、线或边缘等进行匹配,大大压缩了所需处理信息量,使得匹配搜索的计算量较小、速度较快，且该方法对图像灰度的变化具有鲁棒性，适合于多幅图像拼接。

但常见的基于图像特征的匹配算法中也存在两个不足之处:                                                由于匹配算法只用到了图像的一小部分信息,因此匹配结果容易受到噪声、图像信息分布等因素的影响，匹配精度不高、稳定性不好。且若拼接图像中两幅图重叠区域不大，则对特征点的准确性及稳定性的依赖较高。大多数特征点匹配算法采用模板相关方法进行遍历性的匹配搜索，算法的计算量还是偏大。匹配搜索速度仍有待于提高。

发明内容

本发明结合图像拼接过程中相邻图像重叠区域小、变化（平移、旋转及缩放）尺度不大的特点，提出一个自适应角点选择优选匹配的图像拼接方法。

 本发明采用以下技术方案实现：一种基于角点匹配的快速图像拼接方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：构造相邻图角点匹配度矩阵：设分辨率为宽??高的图像I的第k个角点为，其横向坐标为，纵向坐标为，按式(6)建立左图的i角点与右图的j角点之间的匹配度矩阵S；

                             (5)

                       (6)

其中，为匹配点对纵向偏差阈值，为响应函数阈值，为匹配相似度阈值，NCC 为归一化互相关函数；

步骤2：根据匹配度矩阵S进行最大相似度角点匹配：按式(7)生成左右图初始匹配点对集子集L_l、L_r；按式(8)将i、j互为最大相关点的匹配度置为最大相关度1；按式（9）得到K个初始匹配点对集L；

                    (7)

               (8)

                 (9)

步骤3：对初始匹配点对集L进行多条件约束筛选：对，按式(10)建立两两匹配点对之间的多条件约束模型，并按式(11)建立匹配点对相关度矩阵D； 

                           (10)

其中，，为两两匹配点对的中点；

                  (11)

，为匹配点对长度偏差阈值，D为对称矩阵；

步骤4：按式(12)求出跟最多点对强相关的匹配点对t，并按式(13)筛除与 t 不相关的点对，得到最大强相关匹配点对集T；

                                  (12)

                               (13)。