[发明专利]一种图像配准方法

权利要求书

1.一种图像配准方法，包括以下步骤：

S1.对获取的两帧图像分别进行特征提取，并基于提取的特征采用描述子匹配获得初始匹配集合；

S2.对所述初始匹配集合进行过滤处理，获得第一匹配集合；

S3.采用光流法对所述第一匹配集合进行亚像素精度修正；

S4.对修正后的所述第一匹配集合进行过滤获得第二匹配集合，完成图像配准。

2.根据权利要求1所述的图像配准方法，其特征在于，步骤S1中，对获取的两帧图像分别进行特征提取的步骤中，所述特征为手工特征或基于神经网络的深度特征；其中，提取出的所述特征包括：特征位置、特征朝向、特征提取区域半径和特征描述子信息。

3.根据权利要求2所述的图像配准方法，其特征在于，步骤S1中，基于提取的特征采用描述子匹配获得初始匹配集合的步骤中，所述初始匹配集合为其中，x为中第一帧图像中提取的特征，y为第二帧图像中提取的特征。

4.根据权利要求2所述的图像配准方法，其特征在于，步骤S1中，基于提取的特征采用描述子匹配获得初始匹配集合的步骤中，对于密集出现的特征采用非极大值抑制算法进行过滤，仅保留其中响应值最大的特征；然后通过特征描述子之间的距离进行最近邻暴力匹配与快速近似最近邻匹配，得到所述初始匹配集合。

5.根据权利要求4所述的图像配准方法，其特征在于，步骤S2中，对所述初始匹配集合进行过滤处理，获得第一匹配集合的步骤中，采用基于描述子距离约束、匹配局部空间约束、两视图投影几何一致性约束中的至少一种处理方式进行过滤处理。

6.根据权利要求5所述的图像配准方法，其特征在于，步骤S2中，对所述初始匹配集合进行过滤处理的过程中，若采用的所述处理方式为多种，则基于选取的所述处理方式对所述初始匹配集合依次进行过滤处理。

7.根据权利要求6所述的图像配准方法，其特征在于，所述第一匹配集合为

步骤S3中，采用光流法对所述第一匹配集合进行亚像素精度修正的步骤中，包括：

S31.获取所述第一匹配集合中的一个待修正的匹配C_i＝(x_i，y_i)，分别获得其所包含的特征x_i、y_i在二维像素平面上的特征位置P_xi、P_yi，特征朝向θ_xi、θ_yi与特征提取区域半径r_xi、r_yi；

S32.在两个所述特征周围根据所述特征提取区域半径等比例设置窗口，如果窗口中存在亚像素位置顶点，则通过插值获得亚像素位置像素灰度值。在相对光度不变假设下对所述窗口内的所述特征位置、所述特征朝向相对光度误差进行迭代优化，获取一个亚像素精度位置。

8.根据权利要求6所述的图像配准方法，其特征在于，步骤S32中，所述每个匹配的相对光度误差由其窗口中每个元素的相对光度误差求和得到，对于一个匹配C_i＝(x_i，y_i)，其窗口中每个元素的相对光度误差公式为：

其中，与分别为匹配C_i的窗口中第j个点在两幅图中坐标，T为当前估计的匹配C_i两端点在二维平面上的旋转平移变换，I₁(P)与I₂(P)分别为第一幅图与第二幅图在像素坐标P处的灰度值，与分别为匹配C_i的窗口在两幅图像上像素灰度值的平均值，与分别为匹配C_i两个端点处窗口中元素的集合。