专利名称：基于DCCD-Laplace和SIFT描述符的快速影像匹配方法
技术领域：
本发明涉及一种图像处理方法，特别涉及基于DCO) (DoubIe-CircIe-basedCorner Detector,基于双圆环的角点检测器)-Laplace和SIFT描述符的快速影像匹配方法。
背景技术：
目前的影像配准方法主要是靠人工提取同名点，对于大幅影像，势必会消耗大量的人力资源，同时由于感知偏差，提取的同名点之间会存在一定的偏差，这将直接影响影像配准的精度。影像匹配可以为影像自动配准的实现提供底层基础，因此，对于影像自动配准来说，一种快速及准确性高的影像匹配方法就显得尤为重要。影像匹配是自动寻找同名目标的过程，它可以分为基于区域灰度的匹配和基于特征的匹配。相对于基于区域灰度的匹配，基于特征的匹配可以获得更令人满意的匹配结果。SIFT是著名的基于特征的匹配算法，被广泛地应用于影像匹配，可以获得良好的匹配结果。SIFT描述符具有尺度、旋转和平移的不变性，同时对光照变化、仿射变化和三维投影变换也具有一定的鲁棒性，是获得良好匹配结果的关键。但是，SIFT在特征检测阶段提取的部分特征点可能会位于亮度只在一个方向变化的边缘上，这样的特征点容易受图像噪声和细碎纹理变化的影响，如果采用上述特征点对影像进行匹配，势必会对匹配精度造成一定的影响。同时，由于SIFT在去除低对比度特征点和不稳定边缘响应点的过程中涉及到尺度影像的一阶微分和二阶微分，这使得特征点检测阶段耗时较长，无法满足快速影像匹配的要求。
发明内容
发明目的针对上述现有技术存在的问题和不足，本发明的目的是提供一种基于DCCD-Laplace和SIFT描述符的快速影像匹配方法，在特征点检测阶段，DCCD-Laplace结合MIC (Minimum Intensity Change,最小亮度变化)角点检测器可以快速地提取关键点,提取的关键点不仅对光照变化、旋转变化以及尺度变化具有不变性，而且可以有效地克服噪声的影响，使本发明获得快速的匹配速度和高精度的匹配结果。技术方案为实现上述发明目的，本发明米用的技术方案为一种基于DCXD-Laplace和SIFT描述符的快速影像匹配方法，包括如下步骤
(1)建立影像尺度空间，利用角点检测器对每一层尺度影像进行粗检测，提取每一层尺度影像上的候选角点，再利用DCCD-Laplace对候选角点进行筛选得到稳定的关键点；
(2)利用所述关键点的特征尺度、邻域的梯度及梯度方向确定关键点的主方向，生成特征点；
(3)利用所述特征点的主方向、邻域的梯度及梯度方向构造具有128维特征向量的SIFT描述符对特征点进行描述；
(4)分别采用最近邻搜索算法和随机取样一致性算法对所述特征点进行粗匹配和精匹配。所述步骤(I)中，DCXD-Laplace可以快速地提取关键点，提取的关键点不仅对光照变化、旋转变化及尺度变化具有不变性，而且可以有效地抑制噪声的影响；MIC角点检测器可以快速提取候选角点，便于DCXD-Laplace更快速地提取关键点。进一步的，所述邻域为8X8邻域。进一步的，所述步骤(3)中，对特征向量进行标准化处理，以消除光照变化对特征向量的影响。对于线性的光照变化，将特征向量标准化为单位长度；对于非线性光照变化，先设置阈值，使单位特征向量的值不超过O. 2，然后再将特征向量标准化为单位长度。进一步的，所述步骤(4)中，采用最近邻搜索算法(BBF, Best Bin First)进行粗匹配是以待匹配点和最近邻点的距离与待匹配点和次近邻点的距离之比是否小于某一阈值为准则来判断该最近邻点是否为待匹配点的候选匹配点，如果所述距离之比小于该阈值，则该最近邻点为待匹配点的候选匹配点；采用随机取样一致性算法(RANSAC，RANdomSAmple Consensus)进行精匹配则是通过估计影像间的单应变换矩阵,并以此为几何约束条件判别匹配特征点对之间的像素距离是否大于容差(默认为5个像素)，如果所述像素距离大于容差，则为误匹配点对，予以剔除。更进一步的，所述阈值为O. 8，可以剔除90%的误匹配而仅仅丢失不到5%的正确匹配。进一步的，所述角点检测器为MIC角点检测器。有益效果本发明中，在特征检测阶段，DCXD-Laplace结合MIC角点检测器可以快速地提取关键点，提取的关键点不仅对光照变化、旋转变化和尺度变化具有不变性，而且可以有效地抑制噪声的影响，这使得本发明拥有快速的匹配速度和高精度的匹配结果。
图1是本发明的流程 图2是MIC角点检测器的参数示意 图3是DCCD的双圆环模板示意 图4(a)是左影像的特征点检测结果图，图4(b)是右影像的特征点检测结果 图5(a)是左影像的特征点匹配结果图，图5(b)是右影像的特征点匹配结果图。
具体实施例方式下面结合附图和具体实施例，进一步阐明本发明，应理解这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围。如图1所示，本发明的基本流程为在特征检测阶段，采用MIC角点检测器和DCCD-Laplace快速地提取关键点，确定关键点主方向，生成特征点；在特征描述阶段，采用SIFT描述符描述特征点；在特征匹配阶段，分别采用BBF算法和RANSAC算法粗匹配和精匹配特征点。为使关键点具有尺度属性，建立影像的尺度空间，它是由不同尺度的尺度影像构成，尺度影像是由影像J(X)与高斯核G(A)卷积生成的，定义为
权利要求
1.一种基于DCXD-Laplace和SIFT描述符的快速影像匹配方法，其特征在于包括如下步骤: (1)建立影像尺度空间，利用角点检测器对每一层尺度影像进行粗检测，提取每一层尺度影像上的候选角点，再利用DCCD-Laplace对候选角点进行筛选得到稳定的关键点； (2)利用所述关键点的特征尺度、邻域的梯度及梯度方向确定关键点的主方向，生成特征点； (3)利用所述特征点的主方向、邻域的梯度及梯度方向构造具有128维特征向量的SIFT描述符对特征点进行描述； (4)分别采用最近邻搜索算法和随机取样一致性算法对所述特征点进行粗匹配和精匹配。
2.根据权利要求1所述基于DCXD-Laplace和SIFT描述符的快速影像匹配方法，其特征在于:所述邻域为8X8邻域。
3.根据权利要求1所述基于DCXD-Laplace和SIFT描述符的快速影像匹配方法，其特征在于:所述步骤(3)中，对特征向量进行标准化处理，以消除光照变化对特征向量的影响。
4.根据权利要求1所述基于DCCD-Laplace和SIFT描述符的快速影像匹配方法，其特征在于:所述步骤(4)中，采用最近邻搜索算法进行粗匹配是以待匹配点和最近邻点的距离与待匹配点和次近邻点的距离之比是否小于某一阈值为准则来判断该最近邻点是否为待匹配点的候选匹配点，如果所述距离之比小于该阈值，则该最近邻点为待匹配点的候选匹配点；采用随机取样一致性算法进行精匹配则是通过估计影像间的单应变换矩阵，并以此为几何约束条件判别匹配特征点对之间的像素距离是否大于容差，如果所述像素距离大于容差，则为误匹配点对，予以剔除。
5.根据权利要求4所述基于DCCD-Laplace和SIFT描述符的快速影像匹配方法，其特征在于:所述阈值为0.8。
6.根据权利要求1 所述基于DCXD-Laplace和SIFT描述符的快速影像匹配方法，其特征在于:所述角点检测器为MIC角点检测器。
全文摘要
本发明公开了一种基于DCCD-Laplace和SIFT描述符的快速影像匹配方法，包含如下步骤1、采用DCCD-Laplace提取影像上关键点，确定关键点的主方向，生成特征点；2、采用SIFT描述符对特征点进行描述；3、分别采用BBF(最近邻搜索算法)和RANSAC(随机取样一致性算法)对特征点进行粗匹配和精匹配。本发明中DCCD-Laplace可以快速地提取关键点，同时提取的关键点不仅对光照变化、旋转变化以及尺度变化具有不变性，而且还具有很强的抗噪声性，这使得本方法拥有快速的匹配速度和高精度的匹配结果。
文档编号G06T7/00GK103077528SQ20131005847
公开日2013年5月1日 申请日期2013年2月25日 优先权日2013年2月25日
发明者佘江峰, 徐秋辉, 宋晓群 申请人:南京大学