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专利号: 202110344953X
申请人: 安徽工业大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 计算;推算;计数
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于全局和局部特征描述的多模图像匹配方法,其特征在于,包括以下步骤:步骤1、分别提取参考图像和待匹配图像中的特征点,并确定特征点的主方向;

步骤2、对于两幅图像中的每一个特征点,分别构造其PIIFD描述符和全局上下文特征描述符;

步骤3、对于两幅图像中的每一对特征点,计算两种特征描述符的相似度,并进行加权融合,通过对比各对特征点的相似度进行初步匹配;

步骤4、对于初步匹配结果,提取特征点的局部上下文特征向量进行比对,消除其中的异常匹配点对,得到最终匹配结果。

2.根据权利要求1所述的一种基于全局和局部特征描述的多模图像匹配方法,其特征在于,所述的步骤1中,采用Harris检测算法进行图像特征点检测,采用平均平方梯度法进行特征点主方向计算。

3.根据权利要求1或2所述的一种基于全局和局部特征描述的多模图像匹配方法,其特征在于,所述的步骤2中,计算PIIFD描述符和全局上下文特征描述符的具体过程如下:步骤2‑1、对于图像中任一特征点ci,选取该特征点周围41*41的矩形区域,并且以特征点主方向作为矩形区域方向进行PIIFD描述符的构造;

步骤2‑2、计算全局上下文特征描述符:(1)对于特征点ci,选取图像中与其距离最近的m个特征点,记为{c1,c2,…,cm},其中,m=γM,M为图像中检测到的所有特征点的个数,参数γ范围为0.5~0.8;对于该特征点集合中的任一特征点cj,其相对于特征点ci的相对位置可表示为wij=(αij,βij),其中αij为向量与特征点ci主方向的夹角,βij为特征点cj主方向和特征点ci主方向的夹角;

(2)对于特征点集合{c1,c2,…,cm}中的每一个特征点,计算描述向量wij(j=1,2,…,m),则特征点ci与其邻域内其它特征点的位置关系可表示为Wi={wi1,wi2,…,wim};

(3)将α和β的取值范围(0,2π)均匀划分为8个角度区间,计算Wi的直方图描述,如公式(1),

其中, 为直方图中第k个元素值,bin(k)为第k个角度区间,K为直方图维数;直方图即为特征点ci的全局上下文特征描述符。

4.根据权利要求3所述的一种基于全局和局部特征描述的多模图像匹配方法,其特征在于,所述的参数γ值为0.7。

5.根据权利要求4所述的一种基于全局和局部特征描述的多模图像匹配方法,其特征在于,所述的步骤3中,特征点初步匹配的具体过程为:步骤3‑1、对于两幅图像中的一对特征点,计算特征描述符的相似度,如公式(2),其中,d1和d2为特征描述符,将一对特征点的PIIFD描述符代入上式可得其局部相似度,记为siml,将全局上下文特征描述符代入上式可得全局相似度,记为simg;

步骤3‑2、将特征点对的局部相似度和全局相似度融合如公式(3),其中,S为特征点对的相似度;

步骤3‑3、根据步骤3‑1和步骤3‑2计算出参考图像和待匹配图像中所有特征点对的相似度,并采用双向匹配法筛选出两幅图像中对应匹配的特征点对;设从参考图像和待匹配图像中提取的特征点集合分别为 和 M和N分别为两幅图像中检测到的特征点个数,只有当点 在参考图像中与点 的相似度最高,同时点 在待匹配图像中与点 的相似度也最高时,才将 和 选定为对应匹配的特征点对。

6.根据权利要求5所述的一种基于全局和局部特征描述的多模图像匹配方法,其特征在于,所述的步骤4中,消除异常匹配点对的具体过程为:步骤4‑1、记步骤3筛选出的初步匹配点对集合为 其中,n为匹配点对数,对于集合中的一对初步匹配的特征点pi和qi,在参考图像中提取出与特征点pi距离最近的10个特征点,记为 在待匹配图像中提取出与特征点qi距离最近的10个特征点,记为步骤4‑2、对于特征点pi的最近邻点集合 其中各个点与pi的欧式距离记为以特征点pi为极点,以其主方向为极轴方向建立极坐标,将极角坐标均匀划分为12个区间,则该特征点的局部上下文特征向量计算如公式(4),其中, 为向量中第o个元素值,bin(o)为第0个极角区间,dmax为集合 中的最大值;同理可计算特征点qi的局部上下文特征向量,记为步骤4‑3、对于筛选出的每一对初步匹配的特征点pi和qi,计算其局部上下文特征向量之间的距离如公式(5),

若距离值大于给定的阈值T,则将该初步匹配的特征点对视为异常匹配点对加以移除。

7.根据权利要求6所述的一种基于全局和局部特征描述的多模图像匹配方法,其特征在于,所述的参数T值为0.5。