1.一种图像特征提取与匹配方法,其特征在于,包括以下步骤:S1、输入二维图像,对所述二维图像进行边缘检测和角点检测,将所述角点检测得到的角点和所述边缘检测得到的边缘点进行组合,以确定所述二维图像中的图像显著区域;
S2、采用多尺度滑窗的方式分割图像,在图像区域内滑动采样,在每个窗口内提取图像梯度方向直方图特征,其中,图像显著区域滑窗的滑动步长小于非显著区域滑窗的滑动步长;
S3、全局尺度间特征窗口匹配:计算检索图像任意窗口图像与数据库图像的相似距离,如果相似距离在相似阈值范围内则标记这一对相似窗口,查找出最相似的窗口,得到一系列相似窗口的匹配结果;
S4、排除错误的匹配对,保留在尺度和空间位置上都具有一致性的匹配,统计正确匹配窗口数目,最后根据自适应性阈值分割出相似区域。
2.如权利要求1所述的图像特征提取与匹配方法,其特征在于,步骤S2具体包括以下步骤:S21、定义滑动窗口的多种尺度,设置滑动步长参数,每个滑动窗口以图像左上角为起点,按照滑动步长依次从左到右从上到下滑动,取得一系列局部窗口图像;
S22、对于每个局部窗口图像,计算水平和垂直方向的梯度;
S23、梯度方向角度取值0~360°,对梯度方向进行8方向量化;
S24、统计所有梯度点得到梯度方向直方图;
S25、对梯度方向直方图进行归一化;
S26、直方图特征编码。
3.如权利要求2所述的图像特征提取与匹配方法,其特征在于,步骤S2中滑窗的尺寸设置为长0.1~1、宽0.1~1的多种组合,图像显著区域滑窗的滑动步长设为0.05~0.2,非显著区域滑窗的滑动步长设为0.1~0.25,以整幅图片的尺寸为1。
4.如权利要求3所述的图像特征提取与匹配方法,其特征在于,步骤S22的计算方法为[Gh,Gv]=gradient(F),采用方向模板[-1,0,1],计算当前像素点的水平梯度和垂直梯度,方向角度θ=arctan(Gv/Gh):
5.如权利要求4所述的图像特征提取与匹配方法,其特征在于,步骤S23采用就近方向量化的原则,将实际的梯度方向量化至最近的量化方向上;或采用模糊量化的方法,将实际的梯度方向用投影至相邻两个方向的分量表示。
6.如权利要求5所述的图像特征提取与匹配方法,其特征在于,步骤S25采用基于面积的归一化方法:设特征窗口Ri的大小为wi×hi,梯度方向直方图 面积参数基于面积参数的归一化直方图为 和/或
基于目标像素点总数的归一化方法:
Ri梯度方向直方图 归一化直方图为
优选为两种方法的结合。
7.如权利要求2至6中任一项所述的图像特征提取与匹配方法,步骤S3中相似距离计算如下:设滑窗Ai特征向量经过编码后的二值特征串为fi,滑窗Bj特征向量经过编码后的二值特征串为gj,则Ai和Bi-j之间的相似性距离dij通过汉明距离进行计算: 其k中fi表示二进制串fi的第k位, 表示二进制串gj的第k位,表示异或操作,α的取值等于fi及gj长度的倒数。
8.如权利要求7所述的图像特征提取与匹配方法,其特征在于,步骤S3中相似阈值范围取值为0.4~0.6,且相似的窗口的长宽比必须在0.5~2之间。
9.如权利要求8所述的图像特征提取与匹配方法,其特征在于,步骤S4中采用基于尺度-空间一致性模型的RANSAC算法排除错误匹配,相似窗口数目的统计采用数量上直接叠加或加权叠加的方法。
10.如权利要求9所述的图像特征提取与匹配方法,其特征在于,步骤加权叠加的规则为:每对窗口的权重由相似性距离决定,相似距离越小,权重越大,相似距离越大,权重越小,保证权重平均大小在1左右。