一種基于灰度梯度的圖像匹配方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于灰度梯度的圖像匹配方法，包括：在參考圖像內(nèi)選取待匹配像素點(diǎn)，并以待匹配像素點(diǎn)為中心選取匹配窗口；計(jì)算匹配窗口內(nèi)待匹配像素點(diǎn)沿0、45、90和135度四個(gè)方向的梯度平方和；在目標(biāo)圖像內(nèi)以某像素點(diǎn)為中心選取與匹配窗口大小和形狀均相同的目標(biāo)窗口；計(jì)算目標(biāo)窗口內(nèi)像素點(diǎn)沿0、45、90和135度四個(gè)方向的梯度平方和；分別計(jì)算匹配窗口沿0、45、90和135度四個(gè)方向的梯度平方和與目標(biāo)圖像中的多個(gè)目標(biāo)窗口在0、45、90和135方向梯度平方和差值的絕對(duì)值之和作為度量值；選取度量值最小的目標(biāo)窗口的中心點(diǎn)作為匹配像素點(diǎn)。本方法結(jié)合了灰度信息和灰度梯度信息，匹配準(zhǔn)確率明顯高于SSD方法和SAD方法，能有效用于精確點(diǎn)對(duì)的匹配及相關(guān)應(yīng)用。
【專利說明】一種基于灰度梯度的圖像匹配方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于機(jī)器視覺領(lǐng)域，具體涉及一種結(jié)合圖像灰度信息與梯度信息的圖像匹 配方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，圖像匹配技術(shù)已成為圖像處理研究中一個(gè)很重要的環(huán)節(jié)。 圖像匹配技術(shù)在場(chǎng)景重建、目標(biāo)跟蹤、飛機(jī)導(dǎo)航、醫(yī)療診斷等諸多領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用。
[0003] 圖像匹配的方法大致可以分為三類：第一類是基于灰度的圖像匹配方法，第二類 是基于特征的圖像匹配方法，第三類是基于對(duì)圖像理解和解釋的匹配方法。其中，基于灰 度的匹配是以立體圖像對(duì)中每個(gè)像素局部領(lǐng)域的灰度信息作為匹配基礎(chǔ)，利用某種相似性 度量，如相關(guān)函數(shù)、協(xié)方差函數(shù)、差平方和、差絕對(duì)值和等測(cè)度極值，判定立體圖像對(duì)中的 對(duì)應(yīng)關(guān)系。傳統(tǒng)的基于灰度信息的匹配方法有圖像序列中對(duì)應(yīng)像素差的平方和SSD(Sum ofSquaredDifferences)、圖像序列中對(duì)應(yīng)像素差的絕對(duì)值SAD(SumofAbsolute Differences)等。
[0004]但是，傳統(tǒng)的基于灰度的匹配方法主要從統(tǒng)計(jì)學(xué)上考慮一個(gè)小鄰域內(nèi)的灰度變化 的總和，描述的是像素點(diǎn)區(qū)域之間的灰度相似性，沒有考慮特征點(diǎn)之間的空間相關(guān)性，對(duì)于 灰度變化相似但灰度分布不同的區(qū)域不敏感，容易造成誤匹配。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是提供一種基于灰度梯度的圖像匹配方法，結(jié)合了灰度信息和灰度 梯度信息，匹配準(zhǔn)確率明顯高于SSD方法和SAD方法，能有效用于精確點(diǎn)對(duì)的匹配及相關(guān)應(yīng) 用。
[0006]本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例提供了一種基于灰度梯度的圖像匹配方法，包括：在參考圖 像內(nèi)選取待匹配像素點(diǎn)，并以待匹配像素點(diǎn)為中心選取方形匹配窗口；計(jì)算待匹配像素點(diǎn) 在匹配窗口內(nèi)沿〇度、45度、90度和135度四個(gè)方向的梯度平方和；在目標(biāo)圖像內(nèi)按序選取 匹配像素點(diǎn)，并以匹配像素點(diǎn)為中心選取與匹配窗口大小和形狀均相同的目標(biāo)窗口；計(jì)算 匹配像素點(diǎn)在目標(biāo)窗口內(nèi)沿0度、45度、90度和135度四個(gè)方向的梯度平方和；分別計(jì)算匹 配窗口與目標(biāo)圖像中多個(gè)目標(biāo)窗口在〇度、45度、90度和135度相同方向梯度平方和差值 的絕對(duì)值之和作為度量值；以及選取度量值最小的目標(biāo)窗口的中心點(diǎn)作為匹配像素點(diǎn)。
[0007] 計(jì)算匹配窗口或目標(biāo)窗口內(nèi)像素點(diǎn)沿0度、45度、90度和135度四個(gè)方向的梯度 平方和的方法可以為： 〇度方向

【權(quán)利要求】
1. 一種基于灰度梯度的圖像匹配方法，其特征是，包括： 在參考圖像內(nèi)選取待匹配像素點(diǎn)，并以所述待匹配像素點(diǎn)為中心選取方形匹配窗口； 計(jì)算所述待匹配像素點(diǎn)在匹配窗口內(nèi)沿O度、45度、90度和135度四個(gè)方向的梯度平 方和； 在目標(biāo)圖像內(nèi)按序選取匹配像素點(diǎn)，并以所述匹配像素點(diǎn)為中心選取與匹配窗口大小 和形狀均相同的目標(biāo)窗口； 計(jì)算所述匹配像素點(diǎn)在目標(biāo)窗口內(nèi)沿〇度、45度、90度和135度四個(gè)方向的梯度平方 和； 分別計(jì)算匹配窗口與目標(biāo)圖像中多個(gè)目標(biāo)窗口在〇度、45度、90度和135度相同方向 梯度平方和差值的絕對(duì)值之和作為度量值；以及 選取度量值最小的目標(biāo)窗口的中心點(diǎn)作為匹配像素點(diǎn)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征是，所述計(jì)算匹配窗口或目標(biāo)窗口內(nèi)像素點(diǎn)沿 〇度、45度、90度和135度四個(gè)方向的梯度平方和的方法為 ：
〇度方向 45度方向 90度方向 135度方向 其中（X^yi)為參考圖像或目標(biāo)圖像內(nèi)的像素點(diǎn)，Ui #表示參考圖像或目標(biāo)圖像內(nèi) (Xi，yi)處的像素灰度值。
【文檔編號(hào)】G06T7/00GK104392447SQ201410700097
【公開日】2015年3月4日 申請(qǐng)日期:2014年11月28日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月28日
【發(fā)明者】張華 , 劉桂華, 史晉芳, 王時(shí)麗, 張靜, 劉滿祿, 王坤朋 申請(qǐng)人:西南科技大學(xué)