一種基于自適應(yīng)權(quán)重多尺度窗口的任意點(diǎn)匹配算法
【專利摘要】本發(fā)明公開一種基于自適應(yīng)權(quán)重多尺度窗口的任意點(diǎn)匹配算法，該匹配算法包括如下步驟：1)讀取模板圖像；2)讀取待匹配圖像；3)點(diǎn)選目標(biāo)點(diǎn)；4)獲取搜索路徑；5)逐步選取搜索路徑上的點(diǎn)；6)計(jì)算自適應(yīng)權(quán)重多尺度窗口匹配值；7)判斷搜索路徑搜索是否完成；8)選擇最佳匹配點(diǎn)。本發(fā)明的匹配算法提出使用多個(gè)尺度的窗口可將簡(jiǎn)單的、復(fù)雜的情況均包含在內(nèi)，綜合了傳統(tǒng)兩種算法的優(yōu)點(diǎn)，而根據(jù)不同尺度窗口內(nèi)的像素分布信息自適應(yīng)調(diào)整各個(gè)窗口的權(quán)重系數(shù)，實(shí)現(xiàn)較好的自適應(yīng)局部匹配效果。
【專利說(shuō)明】-種基于自適應(yīng)權(quán)重多尺度窗口的任意點(diǎn)匹配算法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于圖像處理與模式識(shí)別領(lǐng)域中的立體匹配技術(shù)范疇，尤其涉及一種基于 自適應(yīng)權(quán)重多尺度窗口的任意點(diǎn)匹配算法。

【背景技術(shù)】
[0002] 在立體匹配領(lǐng)域中，立體圖像由在不同位置不同視角的兩攝像機(jī)對(duì)同一場(chǎng)景拍攝 得到。通過在兩圖像中查找的任意點(diǎn)對(duì)位置信息得到點(diǎn)對(duì)的視差估計(jì)，進(jìn)而可以根據(jù)視差 獲取深度信息。尋找任意點(diǎn)對(duì)是立體匹配技術(shù)的關(guān)鍵步驟。目前立體匹配技術(shù)主要分為全 局匹配算法和局部匹配算法。全局匹配算法包括：基于圖割理論的匹配算法、置信傳播算 法、SGBM等，主要通過構(gòu)建能量函數(shù)E(d)，最小化能量函數(shù)E(d)尋找點(diǎn)坐標(biāo)。局部匹配算 法主要通過各種相容性在點(diǎn)坐標(biāo)的局部鄰域?qū)ふ蚁嗨菩宰罡叩狞c(diǎn)局部鄰域，局部鄰域的中 心點(diǎn)即為匹配點(diǎn)坐標(biāo)。
[0003] 目前立體匹配中的局部匹配算法中主要通過鄰域內(nèi)像素信息尋找最佳匹配點(diǎn)。其 中鄰域大小、形狀的選取對(duì)最終匹配結(jié)果有很大影響。對(duì)于三維中平坦區(qū)域，鄰域窗口大小 越大，則包含的周圍信息越多，越有利于匹配的完成；然而對(duì)于遮擋區(qū)域，存在深度差異較 大的多個(gè)物體區(qū)域時(shí)，鄰域窗口大小越小，越能減小周圍信息對(duì)邊緣的平滑效應(yīng)，越利于匹 配的完成。
[0004] 為解決上述問題，目前的方法是，1.采用判斷當(dāng)前點(diǎn)的情況分別選擇不同尺度的 窗口進(jìn)行匹配；2.采用提取點(diǎn)周圍輪廓確定不規(guī)則窗口的方法，但都無(wú)法很好解決問題。
[0005] 有鑒于上述現(xiàn)有的匹配算法存在的缺陷，本發(fā)明人基于從事此類產(chǎn)品設(shè)計(jì)制造多 年豐富的實(shí)務(wù)經(jīng)驗(yàn)及專業(yè)知識(shí)，并配合學(xué)理的運(yùn)用，積極加以研究創(chuàng)新，以期創(chuàng)設(shè)一種新型 基于自適應(yīng)權(quán)重多尺度窗口的任意點(diǎn)匹配算法，使其更具有實(shí)用性。經(jīng)過不斷的研究、設(shè) 計(jì)，并經(jīng)反復(fù)試作樣品及改進(jìn)后，終于創(chuàng)設(shè)出確具實(shí)用價(jià)值的本發(fā)明。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明的主要目的在于，克服現(xiàn)有的匹配算法存在的缺陷，而提供一種新型基于 自適應(yīng)權(quán)重多尺度窗口的任意點(diǎn)匹配算法，實(shí)現(xiàn)良好的自適應(yīng)局部匹配效果，從而更加適 于實(shí)用，且具有產(chǎn)業(yè)上的利用價(jià)值。
[0007] 本發(fā)明的目的及解決其技術(shù)問題是采用以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)的。依據(jù)本發(fā)明提出 的基于自適應(yīng)權(quán)重多尺度窗口的任意點(diǎn)匹配算法，該匹配算法包括如下步驟：
[0008] 1)讀取模板圖像；
[0009] 2)讀取待匹配圖像；
[0010] 3)點(diǎn)選目標(biāo)點(diǎn)；
[0011] 4)獲取搜索路徑；
[0012] 5)逐步選取搜索路徑上的點(diǎn)；
[0013] 6)計(jì)算自適應(yīng)權(quán)重多尺度窗口匹配值；
[0014] 7)判斷搜索路徑搜索是否完成；
[0015] 8)選擇最佳匹配點(diǎn)。
[0016] 更具體的，前述的基于自適應(yīng)權(quán)重多尺度窗口的任意點(diǎn)匹配算法，所述步驟2)中 讀取待匹配圖像時(shí)，待匹配圖像由攝像機(jī)在不同角度下拍攝同一場(chǎng)景得到。
[0017] 更具體的，前述的基于自適應(yīng)權(quán)重多尺度窗口的任意點(diǎn)匹配算法，所述步驟3)點(diǎn) 選目標(biāo)點(diǎn)為在模板圖像中選擇需要匹配點(diǎn)P。
[0018] 更具體的，前述的基于自適應(yīng)權(quán)重多尺度窗口的任意點(diǎn)匹配算法，所述步驟4)獲 取搜索路徑為利用SIFT匹配點(diǎn)對(duì)計(jì)算不同視角拍攝的兩圖像間的基本矩陣，獲得目標(biāo)點(diǎn) 在待匹配圖像中的極線，確定搜索路徑。其中SIFT是指尺度不變特征轉(zhuǎn)換，是用于圖像處 理領(lǐng)域的一種描述子。這種描述具有尺度不變性，可在圖像中檢測(cè)出關(guān)鍵點(diǎn)。是一種局部 描述子。
[0019] 更具體的，前述的基于自適應(yīng)權(quán)重多尺度窗口的任意點(diǎn)匹配算法，所述不同視角 拍攝的兩圖像分別為模板圖像和待匹配圖像。
[0020] 更具體的，前述的基于自適應(yīng)權(quán)重多尺度窗口的任意點(diǎn)匹配算法，所述步驟5)逐 步選取搜索路徑上的點(diǎn)為在待匹配圖像搜索路徑上，以步階為1像素逐步搜索待匹配點(diǎn)q。
[0021] 更具體的，前述的基于自適應(yīng)權(quán)重多尺度窗口的任意點(diǎn)匹配算法，所述步驟6)計(jì) 算自適應(yīng)權(quán)重多尺度窗口匹配值為根據(jù)公式
[0022] 計(jì)算匹配點(diǎn)p和待匹配點(diǎn)q間自適應(yīng)權(quán)重多尺度窗口相似度值，式中Wi
[0023]

【權(quán)利要求】
1. 一種基于自適應(yīng)權(quán)重多尺度窗口的任意點(diǎn)匹配算法，其特征在于，該匹配算法包括 如下步驟： 1) 讀取模板圖像； 2) 讀取待匹配圖像； 3) 點(diǎn)選目標(biāo)點(diǎn)； 4) 獲取搜索路徑； 5) 逐步選取搜索路徑上的點(diǎn)； 6) 計(jì)算自適應(yīng)權(quán)重多尺度窗口匹配值； 7) 判斷搜索路徑搜索是否完成； 8) 選擇最佳匹配點(diǎn)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于自適應(yīng)權(quán)重多尺度窗口的任意點(diǎn)匹配算法，其特征在 于，所述步驟2)中讀取待匹配圖像時(shí)，待匹配圖像由攝像機(jī)在不同角度下拍攝同一場(chǎng)景得 到。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于自適應(yīng)權(quán)重多尺度窗口的任意點(diǎn)匹配算法，其特征在 于，所述步驟3)點(diǎn)選目標(biāo)點(diǎn)為在模板圖像中選擇需要匹配點(diǎn)p。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于自適應(yīng)權(quán)重多尺度窗口的任意點(diǎn)匹配算法，其特征在 于，所述步驟4)獲取搜索路徑為利用SIFT匹配點(diǎn)對(duì)計(jì)算不同視角拍攝的兩圖像間的基本 矩陣，獲得目標(biāo)點(diǎn)在待匹配圖像中的極線，確定搜索路徑。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于自適應(yīng)權(quán)重多尺度窗口的任意點(diǎn)匹配算法，其特征在 于，所述不同視角拍攝的兩圖像分別為模板圖像和待匹配圖像。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于自適應(yīng)權(quán)重多尺度窗口的任意點(diǎn)匹配算法，其特征在 于，所述步驟5)逐步選取搜索路徑上的點(diǎn)為在待匹配圖像搜索路徑上，以步階為1像素逐 步搜索待匹配點(diǎn)q。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1、3或6所述的基于自適應(yīng)權(quán)重多尺度窗口的任意點(diǎn)匹配算法，其特 征在于，所述步驟6)計(jì)算自適應(yīng)權(quán)重多尺度窗口匹配值為根據(jù)公式
計(jì)算匹配點(diǎn)P和待匹配點(diǎn)q間自適應(yīng)權(quán)重多尺度窗口相似度值，式中&為第i個(gè)尺度 窗口的權(quán)重系數(shù)。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于自適應(yīng)權(quán)重多尺度窗口的任意點(diǎn)匹配算法，其特征在 于，所述步驟7)中判斷搜索路徑搜索是否完成時(shí)，若搜索完成，執(zhí)行第8)步，若未完成，重 復(fù)執(zhí)行第5)步。
【文檔編號(hào)】G06T7/00GK104112270SQ201410201873
【公開日】2014年10月22日 申請(qǐng)日期:2014年5月14日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月14日
【發(fā)明者】胡伏原, 季劍嵐, 程成, 姒紹輝, 顧亞軍, 翟金鑫 申請(qǐng)人:蘇州科技學(xué)院