专利名称：基于几何兼容性的特征点匹配方法
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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#
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步骤S64 :确定新特征对匹配并添加到已确立特征对匹配集合，重新执行S6直至 不能获得新特征对匹配；步骤S7 :由特征对匹配建立特征点匹配。本发明提供的基于几何兼容性的特征点匹配方法，通过将单个特征点组合成特征 对作为基本匹配単位，并利用特征对之间的连接性定义几何兼容性，实现了利用特征之间 的几何关系由已确立匹配不断引导约束建立后续匹配。相比于已有的基于几何一致性优化 的匹配方法，本发明提供的方法不需要进行整体优化，大大減少了运算量，具有更高的计算 效率。
图I为本发明基于几何兼容性的特征点匹配方法流程图。
具体实施例方式如图I所示为本发明基于几何兼容性的特征点匹配方法流程图，包括步骤采集 图像并输入计算机；进行特征点检测与特征描述；对图像特征点进行组对处理；计算特征 对之间的匹配置信度；挑选初始匹配建立已确立特征对匹配集合；利用几何兼容性不断循 环建立新特征对匹配；由特征对匹配建立特征点匹配。各步骤的具体实施细节如下步骤SI :从不同角度拍摄同一场景两幅不同图像并输入计算机；步骤S2 :使用SIFT技术进行图像特征点检测并计算特征点描述子；步骤S3 :对图像特征点进行组对处理，具体方式为，对于图像中任一特征点Xi，将 它与区域SubR(Xi)内的特征点分别组成特征对，其中SubR(Xi) = {Y : OダI Y-Xi |彡o J 是以\为中心的一个环形区域，给定一幅图像中的特征点集合{\，i = 1，2，. . .，m}，可以得 到ー个特征点对集合IMk(Xkl,Xk2,Dkl,Dk2)，k = 1,2,. . . n},其中m表示特征点个数,n表示特 征对个数，Dkl、Dk2分别表示步骤S2获得的特征点Xkl、Xk2的描述子，O (Mk) = I Xkl-Xk2 /2 称为特征Mk的尺度；步骤S4 :计算任意两个特征对之间的匹配置信度，具体方式如下对于分别位于 两幅图像中的任意两个特征对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)计算它们之间的相似 性；对于位于某ー图像中的特征对M，记另外一幅图像上的各个特征对中与M相似性的最小 值、次小值分别为S1 (M)、s2 (M)，利用NNDR(M) = S1 (M) /s2 (M)计算特征M的NNDR值；获得两 幅图像上任一特征对的NNDR值后，使用方式R(M，M' ) =’nndw ))计算分别位于 两幅图像中的两个特征对M，M'之间的匹配置信度值；步骤S5 :挑选匹配置信度较高的特征对组合作为初始匹配建立已确立特征对匹 配集合F，一般取匹配置信度最大的10-20个匹配作为初始匹配；步骤S6 :在已确立特征对匹配集合F的基础上利用几何兼容性建立新特征对匹 配；步骤S6由S61、S62、S63、S64四个子步骤组成，下面先定义该步骤需要使用的连 接兼容性、尺度兼容性与角度兼容性连接兼容性对于同一图像中两个特征对M1, M2，如果它们具有共同的特征点X，则称乂^具有连接关系；对于两组特征对匹配GjMpM' i)，G2(M2，M' 2)，如果札，121 !, M, 2中至少一组具有连接关系则称61，62具有连接关系，如果Mi，M2、M' 1 M' 2同时满足 连接关系则称Gp G2连接兼容；尺度兼容性对于相互连接兼容的两组特征对匹配M' i)、G2(M2，M' 2)，记 s。(M:, W ,) = o (M, ,)/0 ⑷、s。(M2，W 2) = o (M, 2)/o (M2)分别表示匹配 G(Mp M, i)、G(M2，M' 2)的尺度变化，其中 o (MO、o (M/ J、o (M2)、o (M/ 2)分别表示 ％、 M, i、M2、M' 2的尺度，给定一个形变尺度参数T。，如果s。(MpM' J与％(M2，M' 2)满足
以下条件则称卟62尺度兼容:
权利要求
1.一种数字图像中基于几何兼容性的特征点匹配方法，其特征在于，包括步骤 步骤Si:从不同角度拍摄同一场景两幅不同图像并输入计算机； 步骤S2 :使用SIFT技术进行图像特征点检测并计算特征点描述子； 步骤S3 :对图像特征点进行组对处理，具体方式为，对于图像中任一特征点Xi,将它与区域SubR(Xi)内的特征点分别组成特征对，其中SubR(Xi) = {Y : O I彡I Y-Xi |彡o 2}是以\为中心的一个环形区域，给定一幅图像中的特征点集合{\，i = 1，2，. . .，m}，可以得到一个特征点对集合{Mk(Xkl, Xk2, Dkl, Dk2), k = 1,2, .. . n},其中m表示特征点个数,n表示特征对个数，Dkl、Dk2*别表示步骤S2获得的特征点Xkl、Xk2的描述子，O (Mk) = I Xkl-Xk2 /2称为特征Mk的尺度； 步骤S4 :计算任意两个特征对之间的匹配置信度，具体方式如下对于分别位于两幅图像中的任意两个特征对 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)计算它们之间的相似性；对于位于某一图像中的特征对M，记另外一幅图像上的各个特征对中与M相似性的最小值、次小值分别为S1 (M)、s2 (M)，利用NNDR(M) = S1 (M) /s2 (M)计算特征M的NNDR值；获得两幅图像上任一特征对的NNDR值后，使用方式R(M，M' ) =))计算分别位于两幅图像中的两个特征对M，M'之间的匹配置信度值； 步骤S5 :挑选匹配置信度较高的特征对组合作为初始匹配建立已确立特征对匹配集合F，一般取匹配置信度最大的10-20个匹配作为初始匹配； 步骤S6 :在已确立特征对匹配集合F的基础上利用几何兼容性建立新特征对匹配；步骤S6由S61、S62、S63、S64四个子步骤组成，下面先定义该步骤需要使用的连接兼容性、尺度兼容性与角度兼容性 连接兼容性对于同一图像中两个特征对M1, M2,如果它们具有共同的特征点X，则称M1,M2具有连接关系；对于两组特征对匹配G1 (M1, M' i)，G2(M2，M' 2)，如果乂^2、11' M' 2中至少一组具有连接关系则称GnG2具有连接关系，如果M1,M2、M' 1,M/ 2同时满足连接关系则称G1, G2连接兼容； 尺度兼容性对于相互连接兼容的两组特征对匹配G1 (M1, M' 1),G2(M2,M/ 2)，记8。％，M1 ,) = O (M1 ,)/o (M1)' s0 (M2, M1 2) = O (M1 2)/o (M2)分别表示匹配 G (M1, M1 J、G (M2, M1 2)的尺度变化，其中 O (M1)' O (M1 I)、O (M2)、o (M1 2)分别表示 M^M' ” M2'M, 2的尺度，给定一个形变尺度参数T。，如果s JM1, M' D与％(M2，M' 2)满足以下条件贝_G15G2尺度兼容
全文摘要
本发明涉及一种数字图像中基于几何兼容性的特征点匹配方法，包括采集图像并输入计算机；使用SIFT技术进行图像特征点检测与描述；对图像特征点进行组对处理；计算任意两个特征对之间的匹配置信度；挑选初始匹配建立已确立匹配集合；利用几何兼容性建立新匹配并添加到已确立匹配集合，然后重复执行该步骤直到不能产生新匹配；由特征对匹配建立特征点匹配。相比于已有的基于几何一致性优化的匹配方法，本发明提供的方法不需要进行整体优化，大大减少了运算量，具有更高的计算效率。
文档编号G06T7/00GK102629382SQ20121006971
公开日2012年8月8日 申请日期2012年3月5日 优先权日2012年3月5日
发明者刘红敏, 王志衡, 霍占强 申请人:河南理工大学