一种快速多分辨率灰度图像模板匹配方法组成比例
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于计算机视觉领域，尤其是一种快速多分辨率灰度图像模板匹配方法。
技术介绍
随着科技的发展，工业生产应用中对零件的测量、定位、检测等方面逐渐过渡到由机器人视觉引导系统完成。机器人视觉引导系统完成这些功能需要首先对待测零件进行定位，而其中应用最多地技术为模板匹配。模板匹配算法根据对视觉引导系统拍摄得到的图像的分析方法不同，可以分为基于组件的模板匹配、基于形状的模板匹配和基于灰度的模板匹配。其中基于灰度的模板匹配是通过计算待测零件的模板图像和待匹配图像的各组对应像素的相关系数，以相关系数的总和值来评价是否匹配，这种方法原理简单，适用最为广泛。而基于灰度的模板匹配方法又因其相关系数计算公式的不同，可以细分为平均绝对差(MAD)法、绝对误差总和(SAD)法、平方差总和(SSD)法和归一化互相关积(NCC)法。定义T为模板图像，S为待匹配图像，S(u,v)为待匹配图像被模板图像覆盖部分的实时子图像。其中实时子图像与模板图像的大小相同，均为m×n。使用u，v表示实时子图像左上角像素点在待匹配图像中的偏移坐标，使用i，j表示实时子图像左上角像素点相对于待匹配图像左上角像素点的横纵坐标偏移量，则上述几种基于灰度的模板匹配方法的相关系数计算公式表达式分别如下： M A D ( u , v ) = Σ i Σ j ...
【技术保护点】
一种快速多分辨率灰度图像模板匹配方法，其特征在于该方法包括如下步骤：S1、获取模板图像T，建立模板图像T在旋转各个角度Φ下的多分辨率积分图像TIIk,h|Φ，其中TIIk,h表示模板图像T以积分单元大小为k×h时的多分辨率积分图像，其中k＝k1，k2，……，kN并且k1≥k2≥……kN，h＝h1，h2，……，hN并且h1≥h2≥……hN，N为将一幅图像取不同积分单元大小的总类别数，积分单元越小，模板图像T的积分图像分辨率越高，TIIk,h|Φ表示模板图像T在旋转各个角度Φ时以积分单元大小为k×h时的多分辨率积分图像，其中Φ为以Δθ为角度间隔的涵盖一个周角的角度集合，并用θ表示角度集合Φ中的一个角度元素；S2、获取待匹配图像S，建立待匹配图像S的多分辨率积分图像SIIk,h，其中SIIk,h表示待匹配图像S以积分单元大小为k×h时的多分辨率积分图像，其中k＝k1，k2，……，kN并且k1≥k2≥……kN，h＝h1，h2，……，hN并且h1≥h2≥……hN，N为将一幅图像取不同积分单元大小的总类别数，积分单元越小，待匹配图像S的积分图像分辨率越高；S3、将模板图像T在各个角度Φ下的最低分辨...
【技术特征摘要】
1.一种快速多分辨率灰度图像模板匹配方法，其特征在于该方法包括如下步骤：S1、获取模板图像T，建立模板图像T在旋转各个角度Φ下的多分辨率积分图像TIIk,h|Φ，其中TIIk,h表示模板图像T以积分单元大小为k×h时的多分辨率积分图像，其中k＝k1，k2，……，kN并且k1≥k2≥……kN，h＝h1，h2，……，hN并且h1≥h2≥……hN，N为将一幅图像取不同积分单元大小的总类别数，积分单元越小，模板图像T的积分图像分辨率越高，TIIk,h|Φ表示模板图像T在旋转各个角度Φ时以积分单元大小为k×h时的多分辨率积分图像，其中Φ为以Δθ为角度间隔的涵盖一个周角的角度集合，并用θ表示角度集合Φ中的一个角度元素；S2、获取待匹配图像S，建立待匹配图像S的多分辨率积分图像SIIk,h，其中SIIk,h表示待匹配图像S以积分单元大小为k×h时的多分辨率积分图像，其中k＝k1，k2，……，kN并且k1≥k2≥……kN，h＝h1，h2，……，hN并且h1≥h2≥……hN，N为将一幅图像取不同积分单元大小的总类别数，积分单元越小，待匹配图像S的积分图像分辨率越高；S3、将模板图像T在各个角度Φ下的最低分辨率积分图像在待匹配图像S的最低分辨率积分图像上遍历匹配，通过计算局部最小相关系数，得出第一次目标候选区域和匹配得出模板角度θl，令此步骤l＝1；S4、将上一步骤匹配得出的模板角度θl的邻域作为新的角度匹配范围Φ(l)，将上一步骤的目标候选区域作为匹配区域，使用模板图像T与待匹配图像S高一级分辨率的积分图像与SIIk,h进行匹配，得出新的目标候选区域和匹配得出新的模板角度θl+1，其中l＝1,2,……,N-1，为匹配次数，Φ(l)＝[θl-ε,θl+ε]，为第l次匹配得出的模板角度θl的邻域，ε为当层积分图像可识别的最小角度数值；S5、重复步骤S4，若匹配时模板图像T与待匹配图像S均已到达最高分辨率积分图像与则得到的匹配位置和对应的模板角度θN为最终的匹配结果。2.如权利要求1所述的一种快速多分辨率灰度图像模板匹配方法，其特征在于步骤S1包括如下步骤：S11、读取模板图像T，并对模板图像T进行降噪预处理；S12、对模板图像T进行旋转变换，得到旋转各个角度Φ所对应的模板图像T|Φ，其中Φ为以Δθ为角度间隔的涵盖一个周角的角度集合，并用θ表示角度集合Φ中的一个角度元素；S13、分别计算模板图像T旋转各个角度Φ时T|Φ的多分辨率积分图像TIIk,h|Φ，其中TIIk,h表示模板图像T以积分单元大小为k×h时的多分辨率积分图像，其中k＝k1，k2，……，kN并且k1≥k2≥……kN，h＝h1，h2，……，hN并且h1≥h2≥……hN，N为将一幅图像取不同积分单元大小的总类别数，积分单元越小，模板图像T的积分图像分辨率越高，TIIk,h|Φ表示模板图像T在旋转各个角度Φ时以积分单元大小为k×h时的多分辨率积分图像。3.如权利要求2所述的一种快速多分辨率灰度图像模板匹配方法，其特征在于步骤S12中对模板图像T进行旋转变换的方法，其具体为：使用先放大图像再查表的方法来得到旋转各个角度Φ所对应的模板图像，首先根据需要达到的精度对原模板图像T进行放大，再将放大后的模板图像旋转角度θ得到T|θ，并将旋转后的模板图像T|θ上的每个位置映射到放大的模板图像T上，并取与放大的模板图像T上最近位置处的像素值作为旋转后模板图像T|θ上对应位置的像素值。再将模板图像T旋转至其他角度θ，得到模板图像T旋转各个角度Φ所对应的模板图像。4.如权利要求2所述的一种快速多分辨率灰度图像模板匹配方法，其特征在于，步骤S13包括如下步骤：S131、读取模板图像T无旋转时的模板图像T|θ，并记录此时的模板图像T的旋转角度θ，此时θ＝0°；S132、计算模板图像T在旋转角度θ时T|θ的整个的积分图像其中k1×h1＝W×H，为对模板图像T进行积分的积分单元的大小，W、H分别为模板图像T的宽和高，表示模板图像T以积分单元大小为k1×h1时的积分图像，表示模板图像T在旋转角度θ时以积分单元大小为k1×h1时的多分辨率积分图像；S133、缩小积分单元的大小，计算模板图像T在旋转角度θ下时更高一级分辨率的积分图像，其中积分单元越小，模板图像T的积分图像的分辨率越高；S134、重复步骤S133，直至积分单元的大小为kN×hN，得到模板图像T在此旋转角度下的N层多分辨率积分图像TIIk,h|θ，其中k＝k1，k2，……，kN并且k1≥k2≥……kN，h＝h1，h2，……，hN并且h1≥h2≥……hN，N为将一幅图像取不同积分单元大小的总类别数；S135、分别读取模板图像T旋转各个角度Φ所对应的模板图像T|Φ，并分别记录对应的模板图像T的旋转角度θ，重复步骤S132、S133、S134，分别得到模板图像T旋转各个角度Φ时T|Φ所对应的多分辨率积分图像TIIk,h|Φ。5.如权利要求1所述的一种快速多分辨率灰度图像模板匹配方法，其特征在于，步骤S2包括如下步骤：S21、读取待匹配图像S，并对待匹配图像S进行降噪预处理；S22、计算待匹配图像S的多分辨率积分图像SIIk,h，其中SIIk,h表示待匹配图像S以积分单元大小为k×h时的多分辨率积分图像，其中k＝k1，k2，……，kN并且k1≥k2≥……kN，h＝h1，h2，……，hN并且h1≥h2≥……hN，N为将一幅图像取不同积分单元大小的总类别数，积分单元越小，待匹配图像S的积分图像分辨率越高。6.如权利要求5所述的一种快速多分辨率灰度图像模板匹配方法，其特征在于，步骤S22包括如下步骤：S221、以模板图像T的大小为积分单元大小，计算待匹配图像S的积分图像S222、缩小积分单元的大小，计算待匹配图像S更高一级分辨率的积分图像，其中积分单元越小，待匹配图像S的积分图像的分辨率越高；S223、重复步骤S222，直至积分单元的大小为...
【专利技术属性】
技术研发人员：李东，
申请(专利权)人：深圳元启智能技术有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44
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