專利名稱：基于幾何兼容性的特征點匹配方法
CN 102629382 AVrL ^1/4 X
g^Ess^&oWmi￡7K
SIFT>SURF>GL0H E Kifi7 ( i￥ jAL3tfift K. Mikolajczyk and C. Schmid, A performance evaluationof local descriptors.IEEE Transaction on Pattern Analysis and Machine Intelligence, 2005, 27 (10) : 1615-1630.),
fjifiititWEK^i (￡n5Cfift J. H. Lee and C. H. Won. Topology Preserving Relaxation Labeling for Non-rigid Point Matching. IEEE Transactions on Pattern Analysis and Machine Intelligence. 2011,33(2) :427-432.)i" @ iitttftiniioit]TOEK^r^o {0^,mn 1*1#
[oooe]si;
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步驟S64 :確定新特征對匹配并添加到已確立特征對匹配集合，重新執(zhí)行S6直至 不能獲得新特征對匹配；步驟S7 :由特征對匹配建立特征點匹配。本發(fā)明提供的基于幾何兼容性的特征點匹配方法，通過將單個特征點組合成特征 對作為基本匹配単位，并利用特征對之間的連接性定義幾何兼容性，實現(xiàn)了利用特征之間 的幾何關(guān)系由已確立匹配不斷引導(dǎo)約束建立后續(xù)匹配。相比于已有的基于幾何一致性優(yōu)化 的匹配方法，本發(fā)明提供的方法不需要進行整體優(yōu)化，大大減少了運算量，具有更高的計算 效率。


圖I為本發(fā)明基于幾何兼容性的特征點匹配方法流程圖。
具體實施例方式如圖I所示為本發(fā)明基于幾何兼容性的特征點匹配方法流程圖，包括步驟采集 圖像并輸入計算機；進行特征點檢測與特征描述；對圖像特征點進行組對處理；計算特征 對之間的匹配置信度；挑選初始匹配建立已確立特征對匹配集合；利用幾何兼容性不斷循 環(huán)建立新特征對匹配；由特征對匹配建立特征點匹配。各步驟的具體實施細節(jié)如下步驟SI :從不同角度拍攝同一場景兩幅不同圖像并輸入計算機；步驟S2 :使用SIFT技術(shù)進行圖像特征點檢測并計算特征點描述子；步驟S3 :對圖像特征點進行組對處理，具體方式為，對于圖像中任一特征點Xi，將 它與區(qū)域SubR(Xi)內(nèi)的特征點分別組成特征對，其中SubR(Xi) = {Y : OダI Y-Xi |彡o J 是以\為中心的一個環(huán)形區(qū)域，給定一幅圖像中的特征點集合{\，i = 1，2，. . .，m}，可以得 到ー個特征點對集合IMk(Xkl,Xk2,Dkl,Dk2)，k = 1,2,. . . n},其中m表示特征點個數(shù),n表示特 征對個數(shù)，Dkl、Dk2分別表示步驟S2獲得的特征點Xkl、Xk2的描述子，O (Mk) = I Xkl-Xk2 /2 稱為特征Mk的尺度；步驟S4 :計算任意兩個特征對之間的匹配置信度，具體方式如下對于分別位于 兩幅圖像中的任意兩個特征對M(Xn，X12，Dn，D12), M' (X' n，X' 12，D' n，D' 12)，利用 S(M,M/ ) =min(|D11-D/ 11| + |D12-D/ 12|，|Dn-D' 12| + |D12-D/ n I)計算它們之間的相似 性；對于位于某ー圖像中的特征對M，記另外一幅圖像上的各個特征對中與M相似性的最小 值、次小值分別為S1 (M)、s2 (M)，利用NNDR(M) = S1 (M) /s2 (M)計算特征M的NNDR值；獲得兩 幅圖像上任一特征對的NNDR值后，使用方式R(M，M' ) =’nndw ))計算分別位于 兩幅圖像中的兩個特征對M，M'之間的匹配置信度值；步驟S5 :挑選匹配置信度較高的特征對組合作為初始匹配建立已確立特征對匹 配集合F，一般取匹配置信度最大的10-20個匹配作為初始匹配；步驟S6 :在已確立特征對匹配集合F的基礎(chǔ)上利用幾何兼容性建立新特征對匹 配；步驟S6由S61、S62、S63、S64四個子步驟組成，下面先定義該步驟需要使用的連 接兼容性、尺度兼容性與角度兼容性連接兼容性對于同一圖像中兩個特征對M1, M2，如果它們具有共同的特征點X，則稱乂^具有連接關(guān)系；對于兩組特征對匹配GjMpM' i)，G2(M2，M' 2)，如果札，121 !, M, 2中至少一組具有連接關(guān)系則稱61，62具有連接關(guān)系，如果Mi，M2、M' 1 M' 2同時滿足 連接關(guān)系則稱Gp G2連接兼容；尺度兼容性對于相互連接兼容的兩組特征對匹配M' i)、G2(M2，M' 2)，記 s。(M:, W ,) = o (M, ,)/0 ⑷、s。(M2，W 2) = o (M, 2)/o (M2)分別表示匹配 G(Mp M, i)、G(M2，M' 2)的尺度變化，其中 o (MO、o (M/ J、o (M2)、o (M/ 2)分別表示 ％、 M, i、M2、M' 2的尺度，給定一個形變尺度參數(shù)T。，如果s。(MpM' J與％(M2，M' 2)滿足
以下條件則稱卟62尺度兼容:
權(quán)利要求
1.一種數(shù)字圖像中基于幾何兼容性的特征點匹配方法，其特征在于，包括步驟 步驟Si:從不同角度拍攝同一場景兩幅不同圖像并輸入計算機； 步驟S2 :使用SIFT技術(shù)進行圖像特征點檢測并計算特征點描述子； 步驟S3 :對圖像特征點進行組對處理，具體方式為，對于圖像中任一特征點Xi,將它與區(qū)域SubR(Xi)內(nèi)的特征點分別組成特征對，其中SubR(Xi) = {Y : O I彡I Y-Xi |彡o 2}是以\為中心的一個環(huán)形區(qū)域，給定一幅圖像中的特征點集合{\，i = 1，2，. . .，m}，可以得到一個特征點對集合{Mk(Xkl, Xk2, Dkl, Dk2), k = 1,2, .. . n},其中m表示特征點個數(shù),n表示特征對個數(shù)，Dkl、Dk2*別表示步驟S2獲得的特征點Xkl、Xk2的描述子，O (Mk) = I Xkl-Xk2 /2稱為特征Mk的尺度； 步驟S4 :計算任意兩個特征對之間的匹配置信度，具體方式如下對于分別位于兩幅圖像中的任意兩個特征對 M(Xn，X12，Dn，D12), M' (X/ n, X/ 12, D/ n, D/ 12)，利用 S(M，M' ) = min(|D11-D/ 11| + |D12-D/ 121, |D11-D/ 12| + |D12-D/ n I)計算它們之間的相似性；對于位于某一圖像中的特征對M，記另外一幅圖像上的各個特征對中與M相似性的最小值、次小值分別為S1 (M)、s2 (M)，利用NNDR(M) = S1 (M) /s2 (M)計算特征M的NNDR值；獲得兩幅圖像上任一特征對的NNDR值后，使用方式R(M，M' ) =))計算分別位于兩幅圖像中的兩個特征對M，M'之間的匹配置信度值； 步驟S5 :挑選匹配置信度較高的特征對組合作為初始匹配建立已確立特征對匹配集合F，一般取匹配置信度最大的10-20個匹配作為初始匹配； 步驟S6 :在已確立特征對匹配集合F的基礎(chǔ)上利用幾何兼容性建立新特征對匹配；步驟S6由S61、S62、S63、S64四個子步驟組成，下面先定義該步驟需要使用的連接兼容性、尺度兼容性與角度兼容性 連接兼容性對于同一圖像中兩個特征對M1, M2,如果它們具有共同的特征點X，則稱M1,M2具有連接關(guān)系；對于兩組特征對匹配G1 (M1, M' i)，G2(M2，M' 2)，如果乂^2、11' M' 2中至少一組具有連接關(guān)系則稱GnG2具有連接關(guān)系，如果M1,M2、M' 1,M/ 2同時滿足連接關(guān)系則稱G1, G2連接兼容； 尺度兼容性對于相互連接兼容的兩組特征對匹配G1 (M1, M' 1),G2(M2,M/ 2)，記8。％，M1 ,) = O (M1 ,)/o (M1)' s0 (M2, M1 2) = O (M1 2)/o (M2)分別表示匹配 G (M1, M1 J、G (M2, M1 2)的尺度變化，其中 O (M1)' O (M1 I)、O (M2)、o (M1 2)分別表示 M^M' ” M2'M, 2的尺度，給定一個形變尺度參數(shù)T。，如果s JM1, M' D與％(M2，M' 2)滿足以下條件貝_G15G2尺度兼容
全文摘要
本發(fā)明涉及一種數(shù)字圖像中基于幾何兼容性的特征點匹配方法，包括采集圖像并輸入計算機；使用SIFT技術(shù)進行圖像特征點檢測與描述；對圖像特征點進行組對處理；計算任意兩個特征對之間的匹配置信度；挑選初始匹配建立已確立匹配集合；利用幾何兼容性建立新匹配并添加到已確立匹配集合，然后重復(fù)執(zhí)行該步驟直到不能產(chǎn)生新匹配；由特征對匹配建立特征點匹配。相比于已有的基于幾何一致性優(yōu)化的匹配方法，本發(fā)明提供的方法不需要進行整體優(yōu)化，大大減少了運算量，具有更高的計算效率。
文檔編號G06T7/00GK102629382SQ20121006971
公開日2012年8月8日 申請日期2012年3月5日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月5日
發(fā)明者劉紅敏, 王志衡, 霍占強 申請人:河南理工大學