基于三角形约束的误差控制的图像匹配传播方法技术

本发明专利技术公开了一种基于三角形约束的误差控制的图像匹配传播方法，包括以下步骤：（１）首先匹配用户指定数量的特征点对，开始在这些特征点形成的三角形网约束下的匹配传播过程；（２）在匹配传播过程中，计算三角形对的优先级，检测出匹配错误的三角形对，并降低三角形对的优先级；（３）不断选取优先级最高的三角形，进行在三角形约束下的匹配，并将匹配点对插入三角形中更新三角形网，最终获取用户指定数量的匹配点对。本发明专利技术具有的有益效果：１）该方法能够有效的控制图像匹配过程中出现的匹配误差，从而能减少最终结果中的匹配误差；２）该方法受图像内容差异的影响较小；３）该方法可以很好地应用在遥感图像变化检测中，匹配变化检测所用到的遥感图像。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及计算机数字图像处理领域，尤其涉及一种基于三角形约束的误 差控制的图像匹配传播方法。
技术介绍
图像匹配技术是一种应用非常广泛的技术。比如图像融合，图像拼接，遥 感图像变化检测，三维重建等都需要用到图像匹配技术。近几年有很多基于图 像特征点的方法被提出用来提高匹配的可靠度。基于图像特征点的图像匹配方 法首先在待匹配的两幅图像中检测特征点，再通过一定的策略找到两幅图像的特征点的对应关系，即匹配代表同一图像内容的特征点对。视觉接口 2002年会 议论文集中(iVocee&wgs o/Fi^'ow /wfer/ace， 2002: 178-185)公布了一种稠密匹 配方法，这种方法首先提取图像的边缘，并将图像分为边缘区域和非边缘区域。 边缘区域的点首先匹配，非边缘区域的点在已匹配点的约束下进行匹配。第5 届亚洲计算机视觉会议论文集中 (Proceedings of the 5th Asian Conference on Computer Vision, 2002:137 144)公布了一种半稠密匹配方法，这种方法通过稀疏 匹配方法得到一些可靠匹配的点，然后在以每个匹配点为中心的窗口的约束下 匹配更多的点。《摄影测绘工程和遥感》杂志中(Photogrammetric Engineering & Remote Sensing, 2005， 7l(外1063-1069)公布了一种以三角形为约束的匹配方 法，这种方法首先匹配少量种子点，形成一个初始的三角形网。在每对三角形 中，寻找最匹配的点对插入三角形，并细化三角形网，直到足够多的特征点对 得到匹配。这些方法都首先匹配一些容易匹配的点对，然后在这些点对的约束 下匹配更多的点对。图像匹配传播策略，即如何更好地利用已有点对提供的信 息来匹配更多的点对，对这些方法的最终结果起到很大的作用。《摄影测绘和遥感ISPRS杂志》中(ISPRS Journal of Photogrammetry and Remote Sensing, 2007, 62(4): 295 308)公布了三种基于三角形约束的匹配传播策 略，分别是随机匹配传播策略，邻近优先匹配传播策略和自适应匹配传播策略。 这三种策略的比较结果显示根据三角形区域纹理来决定三角形匹配顺序的自适 应匹配策略的效果最好。然而以上提到的图像匹配方法采用的匹配传播策略都 忽略了匹配开始时和匹配传播过程中出现的误匹配，使图像匹配结果受初始误 差以及图像内容差异的影响比较大。
技术实现思路
5本专利技术的目的是克服上述现有方法受初始误差以及图像内容差异影响大的 缺点，提供一种。 包括以下步骤(1) 首先匹配用户指定数量的特征点对，开始在这些特征点形成的三角形网 约束下的匹配传播过程；(2) 在匹配传播过程中，计算三角形对的优先级，检测出匹配错误的三角形 对，并降低三角形对的优先级；(3) 不断选取优先级最高的三角形，进行在三角形约束下的匹配，并将匹配 点对插入三角形中更新三角形网，最终获取用户指定数量的匹配点对。步骤(2)中所述的在匹配传播过程中，计算三角形的优先级步骤 一对三 角形的优先级的计算公式为其中H!， H2为两个三角形区域的纹理复杂度，Ri, R2, R3为三对顶点的匹配可靠 度，S为三角形对的形状相似度，K为形状相似度需要满足的一个阈值，由用户 指定，其中三角形对形状的相似度S的计算公式为<formula>formula see original document page 6</formula>其中a， b, c为三角形对中一个三角形的三个内角的角度值，a'， b', c'为另一个三角 形的三个内角的角度值；点对的匹配可靠度R的计算步骤如下输入点对(x，y);输出点对(x,y)的匹配可靠度R计算公式如下<formula>formula see original document page 6</formula>其中，m, n为以点x为中心和以点y为中心的两个大小相同窗口的宽和高， 以像素为单位；Xij为以点x为中心的窗口中一个像素的亮度值，yij为以点y为 中心的窗口中一个像素的亮度值，f是以点x为中心的窗口中所有像素亮度值 的平均值，F是以点y为中心的窗口中所有像素亮度值的平均值。三角形图像区域的纹理复杂度H的计算公式如下其中n为三角形图像区域中像素点的个数，pi个是某个像素点的亮度值出现 的概率。步骤(2)中所述的检测出匹配错误的三角形对并降低该三角形对的优先级步 骤首先通过判断三角形对的三个内角大小关系是否对应来检测，如果一对三 角形满足如下6个公式中的任何一个，则这对三角形为匹配错误的三角形(a —&)(a'—"<0(a-c)(a'-c') <0(6-c)(6'-c')<00 + 6-c)("'+6'-c') < 0(a + ( -c'-6') < 0(Z) + c —a)(6'+c'-a') < 0其中a, b， c, a', b'， c'分别为两个三角形的内角的角度值；如果三角形对被检测为 坏三角形，就要将其优先级P减去极大量maxRank，极大量是大于所有可能优 先级的值。步骤(3)中所述的不断选取优先级最高的三角形，进行在该三角形约束下的 匹配步骤输入已匹配的三角形对Ti,T2,L内的特征点集P产to^l，…，N)， 1\相邻 三角形内的特征点集Pla={Pi|i=l,...，N}， T2内的特征点集P2={Pi|i=l,...,N}， T2 相邻三角形内的特征点集P2a^Pi^l，…,N〉；输出新的匹配点对或无匹配点对输出；步骤l:对Pi中的每个点m',在P2和P2a中寻找匹配度最大的点，得到匹配点对(m', n');步骤2:对P2中的每个点m"，在Ph中寻找匹配度最大的点，得到匹配点对(m"， n")，将(m', n')和(m", n")中匹配度较大的一对点作为最终的匹配点对(m, n);步骤3:如果匹配点对(m, n)中的一个点属于Ph或P^，就不输出匹配点对 并将三角形对(ThT2)设为坏三角形，将坏三角形的优先级减去maxRank;否则， 输出(m，n)，并更新三角形网。本专利技术与现有技术相比具有的有益效果1) 该方法能够有效的控制图像匹配过程中出现的匹配误差，从而能减少最终 结果中的匹配误差；2) 该方法受图像内容差异的影响较小。3) 该方法可以很好得应用在遥感图像变化检测中，匹配变化检测所用到的遥附图说明图l(a)是拍摄视角不同造成的不相似的一对三角形中的一个三角形；图l(b)是拍摄视角不同造成的不相似的一对三角形中的另一个三角形；图2是本专利技术的工作流程；图3是匹配点对在当前三角形时三角形网的更新方式示意图4是匹配点对中有一个点在相邻三角形时三角形网的更新方式示意图5(a)是本专利技术最终产生的三角形网在一幅图中的分布； 图5(b)是本专利技术最终产生的三角形网在另一幅图中的分布。具体实施例方式包括以下步骤(1) 首先匹配用户指定数量的特征点对，开始在这些特征点形成的三角形网约束下的匹配传播过程；(2) 在匹配传播过程中，计算三角形对的优先级，检测出匹配错误的三角形 对本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于三角形约束的误差控制的图像匹配传播方法，其特征在于包括以下步骤：（１）首先匹配用户指定数量的特征点对，开始在这些特征点形成的三角形网约束下的匹配传播过程；（２）在匹配传播过程中，计算三角形对的优先级，检测出匹配错误的三角形对，并降 低三角形对的优先级；（３）不断选取优先级最高的三角形，进行在三角形约束下的匹配，并将匹配点对插入三角形中更新三角形网，最终获取用户指定数量的匹配点对。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：庄越挺，吴飞，徐劼，郭同强，蔡胜渊，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：86[中国|杭州]