专利名称：图像匹配方法
技术领域：
本发明涉及图像匹配技术领域，尤其涉及一种多分辨率自适应图像匹配方法。
背景技术：
图像匹配是指通过一定的匹配算法在两幅或多幅图像之间识别同名点，如二维图像匹配中通过比较目标区和搜索区中相同大小的窗口的相关系数，取搜索区中相关系数最大所对应的窗口中心点作为同名点。其实质是在基元相似性的条件下，运用匹配准则的最佳搜索问题。数字视频内容识别中图像匹配的常用方法有两种第一种为采用图像空间分布直方图监测法；第二种为直接利用图像像素值进行匹配。采用图像空间分布直方图监测的方法对二值化后的模板(即用来进行图像匹配的原始图像)进行空间划分，统计出划分的每个区域中白色像素的数目，绘制出空间分布直方图，通过此直方图得到一个反映模板空间分布的N维向量；接着对待测样本(要在其中进行搜索模板的图像)进行取样，取样窗口(通常为矩形区域)的大小与位置和模板保持相同，将取样图像(取样窗口内包含的图像)二值化后，再利用相同的方法计算出一个向量，最后利用支持向量机算法(Support Vector Machine, SVM)进行分类匹配，最终找出与模板的按比例值缩放、且二者含有相同的内容的取样图像。该方法使用模板空间分布直方图计算向量时，使用的是每个区域内的白色像素个数，也就是绝对像素数量，这样在待测样本分辨率与源样本(提取模板所用的视频或图像)不一致时，虽然可以根据比例改变取样窗口的大小，但由于使用的是绝对像素数量，在像素数量上会差别很大，识别的效果会大大下降；且使用SVM进行分类，算法复杂度高，实时性不能满足实用要求。直接利用图像像素值进行匹配的方法利用获得的彩色模板的像素值直接进行匹配，通过计算和待测样本中对应点像素值的差距来判断模板是否存在。该算法取样窗口和模板大小相同，将模板和取样图像进行逐个像素比较，根据预先设定的阈值判断模板存在与否。该方法使用逐像素进行比较，取样窗口大小固定，同样不能适应分辨率变化的情况， 且计算复杂度受模板图像大小影响太大，也不能满足实时性要求。
发明内容
(一)要解决的技术问题本发明要解决的技术问题是提供一种能够适应多分辨率的情况、算法复杂度低、 且实时性好的图像匹配方法。( 二 )技术方案为解决上述问题，本发明提供了一种图像匹配方法，该方法包括步骤Si.根据源样本的分辨率以及待测样本的分辨率，动态计算取样窗口，并按照计算得到的取样窗口从所述待测样本中取样； S2.将取样图像二值化，若模板分辨率与取样窗口分辨率相同，则对模板二值化图像和二值化后的取样图像进行与操作，去除不在模板中的点，得到结果图像，否则，直接将二值化后的图像作为结果图像；S3.根据相对值向量法，计算步骤S2得到的结果图像的空间分布向量；S4.采用欧氏距离法进行图像匹配。其中，步骤Sl进一步包括Si. 1若待测样本分辨率与源样本分辨率相同，则取样窗口与模板大小相同，并执行Si. 4，否则，根据源样本及待测样本的分辨率计算分辨率变化比例因子，并执行步骤 Si. 2 ；Si. 2根据所述分辨率变化比例因子计算取样窗口 ；Si. 3实时检测待测样本分辨率的变化，若变化，则返回步骤Si. 1，否则，执行步骤 Si. 4 ；Si. 4按照取样窗口从待测样本中取样。其中，在步骤Si. 1中，用所述待测样本分辨率除以所述源样本分辨率得到所述分辨率变化比例因子。其中，在步骤Si. 2中，用所述分辨率变化比例因子乘以模板分辨率，得到取样窗口分辨率。其中，步骤S3进一步包括S3. 1对步骤S2得到的结果图像进行图像分割；S3. 2计算每个分割区域中白色点的个数；S3. 3计算白色点个数占对应的分割区域的像素值的百分比，将所述百分比作为向量元素计算所述结果图像的空间分布向量。其中，在步骤S4中，匹配时忽略所述结果图像空间分布向量在所述模板二值化图像向量对应位置为0处的值。(三)有益效果本发明的方法仅使用同一个模板来检测不同分辨率的视频，在待测样本分辨率变化时也能进行较快速和较精确的图像匹配。
图1为依照本发明一种实施方式的图像匹配方法流程图；图2为依照本发明一种实施方式的图像匹配方法中取样流程图；图3为依照本发明一种实施方式的图像匹配方法中计算取样图像的空间分布向量的流程图。
具体实施例方式本发明提出的图像匹配方法，结合附图及实施例详细说明如下。如图1所示，依照本发明一种实施方式的图像匹配方法包括步骤Si.初始化设置模板相关参数，包括模板的原点坐标、源样本的分辨率、以及待测样本的分辨率，根据源样本的分辨率以及待测样本的分辨率，动态计算取样窗口，并按照计算得到的取样窗口从待测样本中取样；
S2.将取样图像二值化，若模板分辨率与取样窗口分辨率相同，则对模板二值化图像和二值化后的取样图像进行与操作，去除不在模板中的点，得到结果图像，否则，直接将二值化后的图像作为结果图像；S3.根据相对值向量法，计算步骤S2得到的结果图像的空间分布向量；S4.采用欧氏距离法进行图像匹配，匹配时忽略结果图像空间分布向量在所述模板二值化图像向量对应位置为0处的值。当待测样本分辨率和源样本的相同时，取样窗口和模板大小相同即可，当待测样本分辨率与源样本不同时，则需要根据待测样本分辨率动态调整取样窗口大小，这样才能取得最佳的匹配效果，具体地，如图2所示，步骤Sl进一步包括Si. 1若待测样本分辨率与源样本分辨率相同，则取样窗口与模板大小相同，并执行步骤Si. 4，否则，根据源样本及待测样本的分辨率计算分辨率变化比例因子，并执行步骤 Si. 2。具体地，用待测样本分辨率除以源样本分辨率，得到分辨率变化比例因子。Si. 2根据该分辨率变化比例因子计算取样窗口，具体地，用该分辨率变化比例因子乘以模板分辨率，得到取样窗口分辨率。Si. 3实时检测待测样本分辨率的变化，若变化，则返回步骤Si. 1，否则，执行步骤 Si. 4 ；Si. 4按照取样窗口从待测样本中取样。利用由步骤Sl中的动态窗口法计算得到的取样窗口进行取样后，需要计算取样图像的空间分布向量，即代表图像空间分布的一个定长数列(本发明中定长数列的长度优选为64，即向量为64维)，用于后续的计算。由于取样窗口可变，所以如果利用绝对值向量法计算向量，那么即使结果图像与模板匹配，得到的向量匹配结果也会是二者不匹配，因此，本发明采用相对值向量法。具体地，如图3所示，步骤S3进一步包括S3. 1对步骤S2得到的结果图像进行图像分割；S3. 2计算每个分割区域中像素值为255即白色点的个数；S3. 3计算白色点个数占对应的分割区域的像素值的百分比，得到一个0-1之间的小数，将所述百分比作为向量元素计算所述结果图像的空间分布向量。为了提高本发明的方法的效率同时又不使效果下降太多，本发明在步骤S4中采用了欧式距离法，即计算两个向量间的欧式距离，此法简单高效，并且结果可信度随着向量维度的提高而提高，但为了效率考虑，一般取64维向量即可。本发明的方法可使用同一个模板来检测不同分辨率的视频，比如源样本分辨率为 100*100，从中提取出了模板。待测样本A的分辨率和源样本的相同，为100*100，待测样本 B的分辨率为200*200，可以使用从源样本中提取的模板来检测样本A和样本B，而不用需再为样本B重新提取模板，在待测样本分辨率变化时也能进行较快速和较精确的图像匹配。以上实施方式仅用于说明本发明，而并非对本发明的限制，有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型，因此所有等同的技术方案也属于本发明的范畴，本发明的专利保护范围应由权利要求限定。
权利要求
1.一种图像匹配方法，其特征在于，该方法包括步骤51.根据源样本的分辨率以及待测样本的分辨率，动态计算取样窗口，并按照计算得到的取样窗口从所述待测样本中取样；52.将取样图像二值化，若模板分辨率与取样窗口分辨率相同，则对模板二值化图像和二值化后的取样图像进行与操作，去除不在模板中的点，得到结果图像，否则，直接将二值化后的图像作为结果图像；53.根据相对值向量法，计算步骤S2得到的结果图像的空间分布向量；54.采用欧氏距离法进行图像匹配。
2.如权利要求1所述的图像匹配方法，其特征在于，步骤Sl进一步包括Si. 1若待测样本分辨率与源样本分辨率相同，则取样窗口与模板大小相同，并执行 Si. 4，否则，根据源样本及待测样本的分辨率计算分辨率变化比例因子，并执行步骤Si. 2 ；Si. 2根据所述分辨率变化比例因子计算取样窗口 ；Si. 3实时检测待测样本分辨率的变化，若变化，则返回步骤Si. 1，否则，执行步骤 Si. 4 ；Si. 4按照取样窗口从待测样本中取样。
3.如权利要求2所述的图像匹配方法，其特征在于，在步骤Si.1中，用所述待测样本分辨率除以所述源样本分辨率得到所述分辨率变化比例因子。
4.如权利要求2所述的图像匹配方法，其特征在于，在步骤Si.2中，用所述分辨率变化比例因子乘以模板分辨率，得到取样窗口分辨率。
5.如权利要求1所述的图像匹配方法，其特征在于，步骤S3进一步包括S3. 1对步骤S2得到的结果图像进行图像分割；S3. 2计算每个分割区域中白色点的个数；S3. 3计算白色点个数占对应的分割区域的像素值的百分比，将所述百分比作为向量元素计算所述结果图像的空间分布向量。
6.如权利要求1中所述的图像匹配方法，其特征在于，在步骤S4中，匹配时忽略所述结果图像空间分布向量在所述模板二值化图像向量对应位置为0处的值。
全文摘要
本发明公开一种图像匹配方法，涉及图像匹配技术领域。包括步骤S1.动态计算取样窗口，并取样；S2.若模板分辨率与取样窗口分辨率相同，则对模板二值化图像和二值化后的取样图像进行与操作，得到结果图像，否则，直接将二值化后的图像作为结果图像；S3.根据相对值向量法，计算结果图像的空间分布向量；S4.采用欧氏距离法进行图像匹配。本发明的方法仅使用同一个模板来检测不同分辨率的视频，在待测样本分辨率变化时也能进行较快速和较精确的图像匹配。
文档编号G06K9/64GK102214307SQ20111017509
公开日2011年10月12日 申请日期2011年6月27日 优先权日2011年6月27日
发明者余重秀, 李倩, 李治, 李洋, 桑新柱, 梅晓舟, 王葵如, 颜玢玢 申请人:北京蓝拓扑电子技术有限公司, 北京邮电大学