基于最小变形能的图像单向逐点匹配方法

摘要

一种基于最小变形能的图像单向逐点匹配方法，先对待匹配图像的各轮廓特征点依序标号，接着将模板图像和待匹配图像中轮廓特征点数目多者设定为基准图像，少者设定为待对准图像，并在两图像中设定互相对应的初始点，然后以最小变形能为判断依据，在待对准图像中找出与基准图像各轮廓特征点相对应的各轮廓特征点，其中，若基准图像中第n个轮廓特征点与待对准图像中第n-1个轮廓特征点相对应，则在计算基准图像中第n+1个轮廓特征点的变形能时，仅考虑待对准图像中第n-1和第n个轮廓特征点，最后再根据相互对应的轮廓特征点的变形能计算出最小形状变形能和，并判断其是否超出匹配阈值来确定两图像是否匹配。此法计算量小、消耗资源少且能有效验证最小变形能。

主权项

1.一种基于最小变形能的图像单向逐点匹配方法，用于对具有多个轮廓特征点的模板图像和待匹配图像进行形状匹配，其中，每一轮廓特征点都按照所述模板图像的走向依序而具有标号，所述基于最小变形能的图像单向逐点匹配方法的特征在于，包括以下步骤：步骤1、对所述待匹配图像进行图像轮廓提取，并按照所述待匹配图像的走向依序对所述待匹配图像上的各轮廓特征点进行标号，且使所述待匹配图像的走向与所述模板图像的走向一致；步骤2、比较所述模板图像的各轮廓特征点和待匹配图像的各轮廓特征点的数目，并将数目多者所对应的图像设定为基准图像，数目少者对应的图像设定为待对准图像，同时，在所述基准图像的轮廓特征点和待对准图像的轮廓特征点中分别设定一初始点，并使两者相互对应，且两者的形状变形能设定为0，再设定一用于判断图像是否匹配的匹配阈值；步骤3、分别以所述基准图像和所述待对准图像的初始点为起点，按照所述基准图像的走向计算所述基准图像起点的下一轮廓特征点与所述待对准图像的起点的形状变形能，同时计算所述基准图像起点的下一轮廓特征点与所述待对准图像起点的下一轮廓特征点的形状变形能，并比较两形状变形能的大小以在所述待对准图像上找到与所述基准图像起点的下一轮廓特征点相匹配的轮廓特征点，其中，形状变形能小者所对应的所述待对准图像的轮廓特征点与所述基准图像起点的下一轮廓特征点相匹配；步骤4、根据标号判断所述基准图像当前起点的下一轮廓特征点是否为最后一个轮廓特征点，若是，则结束本步骤，若否，则再以所述基准图像当前起点的下一轮廓特征点和其在所述待对准图像中匹配的轮廓特征点为起点，重复步骤3，在所述待对准图像上找出与所述基准图像当前起点的下一轮廓特征点相匹配的轮廓特征点；步骤5、根据所述基准图像和所述待对准图像相互匹配的各轮廓特征点所对应的形状变形能计算两图像的最小形状变形能和，并判断所述最小形状变形能和是否超出所述匹配阈值，若是，则所述模板图像与待匹配图像不匹配，若否，则两者匹配；其中，所述形状变形能包括边长变形能与角度变形能；所述边长变形能采用来计算，其中，W_S([i₁，j₁]，[i₂，j₂])为边长变形能，i₁和j₁分别为所述基准图像和所述待对准图像的当前起点标号，i₂为所述基准图像当前起点的下一轮廓特征点标号，j₂为所述待对准图像的当前起点标号或当前起点的下一轮廓特征点标号，k_s为常数，c_s为权值，L₀为所述基准图像的i₁和i₂之间的边长，L₁为所述待对准图像的j₁和j₂之间的边长，e_s为1或2；角度变形能采用θ(t)永不为0时或θ(t)包含0时来计算，其中，W_b([i₀，j₁]，[i₁，j₁][i₂，j₂])为角度变形能，Δθ(t)为多边形从初态到终态经历的最大角度变化；k_b，m^b，e_b，p_b为常量，具体地说，k_b是材料刚性系数，p_b是防止出现零度角的量，e_b为1或2，m^b为防止出现角度非单调变化的量；当Q(t)曲线非单调时，Δθ(t)*为θ(t)与|∠(Q₀，(0，0)，Q₂)|之间的偏差，其中，θ(t)＝∠((1，0)，(0，0)，Q(t))，Q(t)为曲线函数，Q₀及Q₂为曲线的两个端点。