[发明专利]一种光流法的图像匹配系统

权利要求书

1.一种光流法的图像匹配系统，其特征在于，包括A/D转换模块、中值滤波模块、KLT特征点提取模块、图像金字塔模块、光流和特征点坐标初始化模块、SRAM控制模块、LK光流匹配模块以及四个SRAM存储芯片SRAM1、SRAM2、SRAM3、SRAM4；

A/D转换模块、中值滤波模块、KLT特征点提取模块、图像金字塔模块、光流和特征点坐标初始化模块、SRAM控制模块、LK光流匹配模块设置在FPGA上，A/D转换模块与中值滤波模块相连，中值滤波模块同时与KLT特征点提取模块和图像金字塔模块相连，KLT特征点提取模块、光流和特征点坐标初始化模块、SRAM控制模块和LK光流匹配模块依次相连；SRAM1通过SRAM控制模块与A/D转换模块相连；SRAM2和SRAM3通过SRAM控制模块与图像金字塔模块相连；SRAM4通过SRAM控制模块与SRAM2相连；

A/D转换模块的作用在于利用A/D转换芯片将CCD采集的模拟图像数据转化为数字图像数据；中值滤波模块的作用在于使用快速中值滤波法对数字图像数据进行降噪处理；KLT特征点提取模块的作用在于使用KLT特征点提取原理与阈值的设定，完成KLT特征点提取；图像金字塔模块的作用在于使用下采样方法通过SRAM控制模块完成图像金字塔模型的建立和存储；光流和特征点坐标初始化模块的作用在于使用图像金字塔的层数信息将光流和特征点进行初始化；SRAM控制模块的作用在于控制四个SRAM存储芯片的读写操作；LK光流匹配模块的作用在于使用最小化差异函数完成图像匹配；

KLT特征提取模块中使用n个先入先出缓存器FIFO组成n×n窗口估计出中值滤波处理后图像中像素点I(x,y)的特征提取矩阵G，然后根据特征提取矩阵G中的参数及阈值λ_T组建特征方程f(λ_T)，使用特征方程f(λ_T)按照KLT特征点提取算子的判断条件判断当前窗口的中心像素点是否为特征点，判断过程具体为：设置与图像大小相同的1位逻辑标识序列A(x,y)，若当前像素点为KLT特征点，则输出逻辑值1，否则，输出逻辑值0，该逻辑标识序列A(x,y)与滤波后的图像同步输出；然后对逻辑标识序列A(x,y)进行检测，若A(x,y)为1，则输出当前窗口的中心像素点的坐标，即特征点坐标；否则，继续进行检测，特征提取矩阵G如公式(1)所示，特征方程f(λ)如公式(2)所示：

f(λ)＝λ²-(a+c)λ+ac-b²(2)

其中，I_x为x方向的梯度，I_y为y方向的梯度，为n×n矩阵中的元素求和，参数参数参数λ为特征值；

KLT特征点提取算子的判断条件如公式(3)所示，

其中，λ_T为阈值，可通过调整阈值来控制特征点的数量。

2.如权利要求1所述的光流法的图像匹配系统，其特征在于，模拟图像经CCD采集后，通过视频口输入到A/D转换模块，A/D转换模块通过SRAM控制模块控制SARM1完成图像奇偶场的合成，得到完整的数字图像后发送给中值滤波模块；数字图像在中值滤波模块中进行降噪处理后，同时输入到KLT特征点提取模块和图像金字塔模块；KLT特征点提取模块对接收到的图像数据进行特征点提取，然后将特征点坐标信息发送给光流和特征点坐标初始化模块；图像金字塔模块接收到图像数据后通过SRAM控制模块协调SRAM2、SRAM3、SRAM4建立和存储图像金字塔模型；光流和特征点坐标初始化模块接收到来自KLT特征点提取模块的特征点坐标信息以及来自LK光流匹配模块的光流信息后将光流和特征点坐标初始化，并将初始化后的光流和特征点坐标信息输出到SRAM控制模块；LK光流匹配模块根据SRAM控制模块接收到的光流和特征点坐标初始化信息控制SRAM控制模块从SRAM3、SRAM4中读取出图像金字塔模型，进行图像匹配获得光流，然后根据金字塔层数判断是否完成图像匹配，若完成则输出光流完成图像匹配，否则将光流发送到光流和特征点坐标初始化模块再进行初始化。

3.如权利要求1所述的光流法的图像匹配系统，其特征在于，A/D转换模块通过SRAM控制模块控制SARM1完成图像奇偶场的合成，获得完整的数字图像后发送给中值滤波模块。