(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210871571.7 (22)申请日 2022.07.22 (71)申请人 同济大学 地址 200092 上海市杨 浦区四平路1239号 (72)发明人 童小华　陈鹏　谢欢　叶真　 刘世杰　石海博　 (74)专利代理 机构 上海科盛知识产权代理有限 公司 312 25 专利代理师 应小波 (51)Int.Cl. G06V 10/75(2022.01) G06V 10/46(2022.01) G06V 10/44(2022.01) (54)发明名称 一种椭圆形目标的大视角图像快速匹配方 法 (57)摘要 本发明涉及一种椭圆形目标的大视角图像 快速匹配方法， 该方法包括： S1， 利用先验知识估 计圆形目标所在的金字塔层数从而减少SIFT算 法中金字塔层冗余， 提高特征点检测效率的同时 减少了背景特征点带来的误匹配； S2， 在粗匹配 过程中将实际图像进行模拟视角变形获取模拟 图像并进行特征匹配， 旋转角度限定为符合实际 相机旋转角度， 当模拟图像与基准图像进行正确 匹配特征点数大于某一阈值K时进入精匹配过 程； S3， 利用正确匹配特征点获取实际图像与基 准图像的单应性矩阵， 得到重采样图像， 利用改 进的SIFT 算法完成最终的大视角匹配。 与现有 技 术相比， 本发 明具有不仅对视角变化具有很好的 稳健性， 还提高了圆形目标的匹配效率与准确度 等优点。 权利要求书2页 说明书6页 附图2页 CN 115482402 A 2022.12.16 CN 115482402 A 1.一种椭圆形目标的大视角图像快速匹配方法， 其特 征在于， 该 方法包括以下步骤： 步骤S1， 利用先验知识估计圆形目标所在的金字塔层数从而减少SIFT算法中金字塔层 冗余， 提高特 征点检测效率的同时减少了背景 特征点带来的误匹配； 步骤S2， 在粗匹配过程中将实际图像进行模拟视角变形获取模拟图像并进行特征匹 配， 旋转角度限定为符合实际相 机旋转角度， 当模拟图像与基准图像进行正确匹配特征点 数大于某一阈值K时进入精匹配过程； 步骤S3， 利用正确匹配特征点获取实际图像与基准图像的单应性矩阵， 得到重采样图 像， 利用改进的SIFT算法完成最终的大视角匹配。 2.根据权利要求1所述的一种椭圆形目标的大视角图像快速匹配方法， 其特征在于， 所 述的步骤S1， 利用先验知识估计圆形目标 所在的金字塔层数 具体为： 采用改进的SIFT算法， 即 改变传统SIFT尺度空间 的划分策略， 通过估计圆形目标大小， 确定可在第N层DoG金字塔中检测到圆形目标， 那么尺度划分可以变为N、 N+1、 N ‑1三层金字 塔。 3.根据权利要求2所述的一种椭圆形目标的大视角图像快速匹配方法， 其特征在于， 所 述的改进的SIFT算法具体过程如下： 步骤S101、 构建三层 金字塔： 通过先验知识确定N、 N+1、 N ‑1三层金字塔并进行图像位置 搜索； 步骤S102、 特征点定位： 在构 建的三层金字塔中通过高斯差分函数搜索DoG空间极值点 作为图像特 征点， 通过拟合 三维二次函数将特 征点的位置和尺度精确到亚像素； 步骤S103、 特征点方向分配： 对于每个候选的特征点， 计算特征点所在高斯尺度空间图 像的梯度， 依据局部图像梯度方向信息， 每 个关键点 位置将被分配一个或多个方向； 步骤S104、 关键点描述符： 以选定的尺度测量在每个关键点周围的区域内局部图像的 梯度。 4.根据权利要求3所述的一种椭圆形目标的大视角图像快速匹配方法， 其特征在于， 所 述的步骤S102中的图像特 征点具有尺度和旋转 不变性。 5.根据权利要求3所述的一种椭圆形目标的大视角图像快速匹配方法， 其特征在于， 所 述的步骤S104中的梯度被转换成一个特 征向量表示， 并将特 征向量规划到单位长度。 6.根据权利要求1所述的一种椭圆形目标的大视角图像快速匹配方法， 其特征在于， 所 述的步骤S2的粗匹配过程中消除图像 变形的能力与采样间隔的选取有关。 7.根据权利要求1所述的一种椭圆形目标的大视角图像快速匹配方法， 其特征在于， 所 述的步骤S2中的精匹配过程具体为： 首先利用粗匹配阶段获得的所有正确匹配点对， 求解实际拍摄图像与基准图像坐标系 间的变换矩阵； 然后利用该单应性矩阵对实 际拍摄图像进行变换， 得到重采样图像， 进一步消除图像 变形。 8.根据权利要求7所述的一种椭圆形目标的大视角图像快速匹配方法， 其特征在于， 所 述的变换矩阵为单应性矩阵。 9.根据权利要求8所述的一种椭圆形目标的大视角图像快速匹配方法， 其特征在于， 所 述的单应性矩阵采用RANSAC算法求得。权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115482402 A 210.根据权利要求1所述的一种椭圆形目标的大视角图像快速匹配方法， 其特征在于， 所述的步骤S2中的阈值K的选取决定 了改进SIFT匹配的次数和 加速PSIFT算法的运 算效率。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115482402 A 3