[发明专利]一种带旋转的边缘模板匹配方法

权利要求书

1.一种带旋转的边缘模板匹配方法，其特征在于，包括如下步骤：

1)根据图像特征的复杂程度，设置图像金字塔层数，对模板图像和目标图像分别进行图像金字塔分层；

2)设置各层的旋转步长angleStep_i，i表示第i个金字塔分层；其中，最底层的金字塔特征层旋转步长取值最小，其他层angleStep_i＝i×h，h表示比例系数，h＝5～20；

依据对应的旋转步长，对模板图像的金字塔各特征层进行旋转；将旋转后的多个角度模板图像金字塔特征层，记为该特征层的旋转图像集M_if，f表示第i层中旋转图像个数，f＝0，1，2……ceil((360°/angleStep_i)-1)；ceil表示向上取整函数；

3)提取旋转图像集M_if中每张图像的边缘梯度信息，所述边缘梯度信息包括幅度信息和方向信息除去最底层的金字塔特征层，在其他金字塔特征层的每个边缘点处，对方向信息进行如下处理，得到近似方向信息

其中，(x_j,y_j)表示模板图像中第j个边缘点坐标，j＝1,2……k，k为第i个金字塔特征层的边缘点总数；round表示四舍五入函数；

4)采用步骤3)中相同方法提取目标图像的每个金字塔特征层图像的边缘梯度信息，即各边缘点的幅度信息和近似方向信息G^S_i(x,y)'，其中，(x,y)表示目标图像中边缘点坐标；

5)从目标图像最顶层金字塔特征层开始，搜索范围设置为整幅图像，在搜索范围内计算该层的相似度，得到粗匹配信息；目标图像次顶层金字塔特征层的搜索范围根据最顶层金字塔的粗匹配信息进行设置，得到新的匹配信息；以此类推，下一层金字塔特征层的搜索范围根据上一层的匹配信息进行设置，直至传递到最底层金字塔特征层，并将最底层的匹配信息记为最终的匹配点坐标和角度值。

2.如权利要求1所述带旋转的边缘模板匹配方法，其特征在于：最底层的金字塔特征层旋转步长≤2°。

3.如权利要求1所述带旋转的边缘模板匹配方法，其特征在于：最底层的金字塔特征层旋转步长≤1°；除最底层之外的其他层比例系数h设置值相同。

4.如权利要求1所述带旋转的边缘模板匹配方法，其特征在于：步骤5)中搜索范围设置为：(u'±Δu,v'±Δv,θ'±angleStep_i+1)，其中，(u',v')为待匹配层的上一层中得出的匹配点坐标信息、θ'为角度信息；angleStep_i+1为待匹配层的上一层的旋转步长。

5.如权利要求4所述利用带旋转的边缘模板匹配方法，其特征在于：在目标图像点(u,v)处，计算各层的相似度：

当i＝n时，θ_f＝0°，angleStep_n，2angleStep_n，3angleStep_n……；

当i≠n时，θ_f＝[θ'-angleStep_i+1,θ'+angleStep_i+1]；

其中，分别表示模板图像中幅度信息的x方向和y方向的分量，分别表示目标图像中幅度信息的x方向和y方向的分量，通过如下计算获得：