基于面积积分式的配准描述子方向计算方法

摘要

基于面积积分式的配准描述子方向计算方法，涉及图像数据处理领域，解决采用现有图像匹配算法在计算图像的全方位旋转角度时，计算精度差的问题，本发明提出一种能快速、对各旋转方向响应一致的描述子方向矢量的方法，在传感器获得图像后，实时对图像进行配准，为后续图像处理算法提供配准后的图像数据。采用图像亮度质心不变矩的方向矢量计算方法，该方法的对全方位旋转角度的计算精度更均衡，且精度与SURF方法略有提升，计算速度是SURF方向矢量的四倍以上。采用的系数矩阵的计算方式，配准时只需完成系数矩阵与图像的乘法，且易于并行处理。这种方式在具有浮点型计算精度的同时，极大地优化计算速度。

主权项

基于面积积分式的配准描述子方向计算方法，其特征是，该方法由以下步骤实现：步骤一、选择半径为r的圆形图像区域，所述圆形图像区域的中心作为特征点的中心，并将所述特征点中心设为xy坐标轴的原点，将圆形图像区域中每个像素看成1*1的单位正方形，每个像素的坐标(x，y)与表示该像素的单位正方形区域中心坐标一致，并设定每个像素的亮度在所述单位正方形区域内均匀分布；则特征点面积为：x＝‑0.5，x＝0.5，y＝0.5，y＝‑0.5四条线段围成的面积；步骤二、设定面积积分系数矩阵是边长为2*r+1的正方形数组，设定步骤一所述的半径为r的圆形图像区域的外接正方形区域为矩阵区域，则所述面积积分系数矩阵与所述矩阵区域中的像素一一对应；每个像素对应的面积积分系数为Q_xy，每个像素的值为该像素在圆形图像区域中的面积；当代表某个像素的单位正方形全部处于圆形图像区域内，则所述像素的面积积分系数为1，该系数的坐标(xz，yz)与所对应像素的坐标一致；当代表某个像素的单位正方形只有部分处于圆形图像区域内，则该像素的面积积分系数为该单位正方形区域与圆形图像区域重叠部分的面积，该系数的坐标为该重叠区亮度质心的坐标；计算获得面积积分系数矩阵中的面积积分系数Q_xy和系数对应的坐标(x_z，y_z)；步骤三、定义图像矩公式为式中，I(x,y)为(x，y)点的亮度，p，q分别x，y轴对应的阶数，当p＝1，q＝0时，当p＝0，q＝1时，$m_{01}=\underset{x,y}{\Sigma }{Q}_{\mathrm{xy}}{y}_{z}I(x,y),$当p＝0，q＝0时，$m_{00}=\underset{x,y}{\Sigma }{Q}_{\mathrm{xy}}I(x,y),$则亮度质心C为：从特征点O到亮度质心C建立表示图像片方向的向量则向量与x轴的夹角的正切值表示为：最终获得描述子的方向。