CN113643341B - 一种基于分辨率自适应的异尺度目标图像配准方法 - Google Patents

一种基于分辨率自适应的异尺度目标图像配准方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种基于分辨率自适应的异尺度目标图像配准方法，属于图像处理领域；对一张像素点个数为mn的图像，将其像素点提取出来，看作mn阶有限秩算子A；在将图像放大后，若原图像像素点的个数并不能完全填充放大后的图像，即需要对放大后的图像的像素点进行填充，基于拉格朗日插值法的图像放缩：对有限秩算子A按行进行插值得到有限秩算子B，对有限秩算子B按列插值最终得到有限秩算子C，将得到的有限秩算子C反馈给放大后的图像，即得到拉格朗日插值法放缩图像；使用SIFT图像配准方法进行特征点配准等。将拉格朗日插值法与SIFT图像配准以及比例放缩进行结合用于视频图像中相同汽车异尺度情况的配准放缩处理，使图像配准的像素差显著减小。

Description

一种基于分辨率自适应的异尺度目标图像配准方法
技术领域
本发明属于图像数据处理技术领域，具体涉及一种基于分辨率自适应的异尺度目标图像配准方法。
背景技术
现实生活中对前后两张大小不同的视频车辆截图主要通过寻找前后两个车辆上的相同特征点进行比例计算，将计算后的比例用来对图片进行放大或者缩小。而这种问题主要存在由对应特征点计算得到的比例不一定能够将图片放缩到合适的大小，要么普遍放大了，要么普遍缩小了。
例如：在路口监控探头拍摄的视频文件中得到逐帧的汽车运动图片，显然不同帧的同一汽车较近的一帧图像会稍大一点，较远的一帧图像会稍小一点，我们希望将前后两帧中较大的图像自适应的缩小到和较小图像一样的尺寸，或者将较小图片自适应的放大到和较大图像一样的尺寸。由于考虑到不同时间帧下同一辆汽车大小不一致，因此需要建立图像变换算法把远近不同的目标图像拉伸到合适大小。
现有的基于SIFT图像配准的图像放缩方法：
使用SIFT图像配准获得图像的特征点；利用所有的特征点两两连线得到两两特征点之间的距离，对距离求平均数得到一个平均比例；利用上述方法得到的比例对图片进行放缩。但是，该方法的图片放缩效果很不理想，图片放缩后的像素值精度较低。
因此,现阶段需设计一种基于分辨率自适应的异尺度目标图像配准方法,来解决以上问题。
发明内容
本发明目的在于提供一种基于分辨率自适应的异尺度目标图像配准方法，用于解决上述现有技术中存在的技术问题，如：使用SIFT图像配准获得图像的特征点；利用所有的特征点两两连线得到两两特征点之间的距离，对距离求平均数得到一个平均比例；利用上述方法得到的比例对图片进行放缩。但是，该方法的图片放缩效果很不理想，图片放缩后的像素值精度较低。
为实现上述目的，本发明的技术方案是：
一种基于分辨率自适应的异尺度目标图像配准方法，包括以下步骤：
S1、获取图像数据：获取两张图像，若两张图像大小不一致，则进行近大远小放缩；其中，对于一张像素点个数为
Figure 313DEST_PATH_IMAGE001
的图像，将其像素点提取出来，并看作
Figure DEST_PATH_IMAGE002
阶有限秩算子
Figure DEST_PATH_IMAGE003
；在将图像放大后，若原图像像素点的个数并不能完全填充放大后的图像，即需要对放大后的图像的像素点进行填充，进入步骤S2；
S2、基于拉格朗日插值法的图像放缩：假设放大后的图像需要
Figure 791552DEST_PATH_IMAGE004
个像素点，先对有限秩算子
Figure 135946DEST_PATH_IMAGE003
按行进行插值得到有限秩算子
Figure DEST_PATH_IMAGE005
，然后对有限秩算子
Figure 102765DEST_PATH_IMAGE005
按列插值最终得到有限秩算子
Figure 202308DEST_PATH_IMAGE006
，将得到的有限秩算子
Figure 621788DEST_PATH_IMAGE006
反馈给放大后的图像，即得到拉格朗日插值法放缩图像；
S3、SIFT配准：将步骤S2中的拉格朗日插值法放缩图像，使用SIFT图像配准方法进行特征点配准，将得到的特征点进行两两配对计算比例，之后求取平均值，接着按照平均比例再对图像进行一次基于拉格朗日插值法的图像放缩，即得到异尺度的目标放缩图片。
进一步的，步骤S2中，对有限秩算子
Figure 769872DEST_PATH_IMAGE003
按行进行插值得到有限秩算子
Figure 450252DEST_PATH_IMAGE005
具体如下：
设
Figure DEST_PATH_IMAGE007
对于有限秩算子
Figure 861642DEST_PATH_IMAGE003
来说，
Figure 565156DEST_PATH_IMAGE008
其中，
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE009
因此，有限秩算子
Figure 283975DEST_PATH_IMAGE005
为如下形式：
Figure 22124DEST_PATH_IMAGE010
。
进一步的，步骤S2中，对有限秩算子
Figure 463470DEST_PATH_IMAGE005
按列插值最终得到有限秩算子
Figure 654280DEST_PATH_IMAGE006
具体如下：
令
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE011
；
有限秩算子
Figure 347429DEST_PATH_IMAGE006
：
Figure 736822DEST_PATH_IMAGE012
其中，
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE013
。
与现有技术相比，本发明所具有的有益效果为：
本发明的创新点在于，将拉格朗日插值法与SIFT图像配准以及比例放缩进行结合用于视频图像中相同汽车异尺度情况的配准放缩处理，使得图像配准的像素差显著减小，解决了将较小或者较大图片放缩不到位的问题。
附图说明
图1为本申请实施例的流程示意图。
图2为本申请实施例的在一个视频图像序列中的第9、10帧捕捉到了一辆灰色小车的前后两帧图像采用不同放缩的效果示意图。
图3为本申请实施例的同一个视频图像序列中的第30、31帧捕捉到了一辆黑色轿车的前后两帧图像采用不同放缩的效果示意图。
图4为本申请实施例的同一个视频图像序列中的第40、41帧捕捉到了一辆黑色轿车的前后两帧图像采用不同放缩的效果示意图。
具体实施方式
下面结合本发明的附图1-附图4，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例：
如图1所示，因此提出一种基于分辨率自适应的异尺度目标图像配准方法，包括以下步骤：
S1、获取图像数据：获取两张图像，若两张图像大小不一致，则进行近大远小放缩；其中，对于一张像素点个数为
Figure 755594DEST_PATH_IMAGE001
的图像，将其像素点提取出来，并看作
Figure 496017DEST_PATH_IMAGE002
阶有限秩算子
Figure 789595DEST_PATH_IMAGE003
；在将图像放大后，若原图像像素点的个数并不能完全填充放大后的图像，即需要对放大后的图像的像素点进行填充，进入步骤S2；
S2、基于拉格朗日插值法的图像放缩：假设放大后的图像需要
Figure 174440DEST_PATH_IMAGE004
个像素点，先对有限秩算子
Figure 456123DEST_PATH_IMAGE003
按行进行插值得到有限秩算子
Figure 621525DEST_PATH_IMAGE005
，然后对有限秩算子
Figure 390898DEST_PATH_IMAGE005
按列插值最终得到有限秩算子
Figure 958146DEST_PATH_IMAGE006
，将得到的有限秩算子
Figure 646616DEST_PATH_IMAGE006
反馈给放大后的图像，即得到拉格朗日插值法放缩图像；
S3、SIFT配准：将步骤S2中的拉格朗日插值法放缩图像，使用SIFT图像配准方法进行特征点配准，将得到的特征点进行两两配对计算比例，之后求取平均值，接着按照平均比例再对图像进行一次基于拉格朗日插值法的图像放缩，即得到异尺度的目标放缩图片。
进一步的，步骤S2中，对有限秩算子
Figure 299314DEST_PATH_IMAGE003
按行进行插值得到有限秩算子
Figure 137957DEST_PATH_IMAGE005
具体如下：
设
Figure 356449DEST_PATH_IMAGE007
对于有限秩算子
Figure 419083DEST_PATH_IMAGE003
来说，
Figure 231181DEST_PATH_IMAGE008
其中，
Figure 998149DEST_PATH_IMAGE009
因此，有限秩算子
Figure 274409DEST_PATH_IMAGE005
为如下形式：
Figure 445628DEST_PATH_IMAGE010
。
进一步的，步骤S2中，对有限秩算子
Figure 807339DEST_PATH_IMAGE005
按列插值最终得到有限秩算子
Figure 348304DEST_PATH_IMAGE006
具体如下：
令
Figure 682333DEST_PATH_IMAGE011
；
有限秩算子
Figure 86770DEST_PATH_IMAGE006
：
Figure 998094DEST_PATH_IMAGE014
其中，
Figure 513389DEST_PATH_IMAGE013
。
具体的，在一个视频图像序列中的第9、10帧捕捉到了一辆灰色小车的前后两帧图像，较远的一帧中该车辆占据了248*243像素，较近的一帧中车辆占据了397*469像素，要把二者的像素值放缩到近似一样大。
结果如图2所示，采用本申请方案的方法进行图像配准几乎不存在像素差；而采用SIFT图像配准存在-118左右的长像素差、142左右的宽像素差，具体表现为挡风玻璃存在21左右的长像素差、-60左右的宽像素差，保险杠存在-51左右的长像素差、-5左右的宽像素差，车灯存在27左右的长像素差、39左右的宽像素差，车头存在左右的-86长像素差、-10左右的宽像素差。
在同一个视频图像序列中的第30、31帧捕捉到了一辆黑色轿车的前后两帧图像，分别占据了254*254像素、466*590像素，将其像素值放缩到近似一样大。
结果如图3所示，采用本申请方案的方法进行图像配准几乎不存在像素差；而采用SIFT图像配准存在-22左右的长像素差、3左右的宽像素差，具体表现为挡风玻璃存在161左右的长像素差、67左右的宽像素差，保险杠存在173左右的长像素差、-8左右的宽像素差，车灯存在61左右的长像素差、76左右的宽像素差，车头存在左右的42长像素差、65左右的宽像素差。
在同一个视频图像序列中的第40、41帧捕捉到了一辆黑色轿车的前后两帧图像，分别占据了245*230像素、398*422像素，将其像素值放缩到近似一样大。
结果如图4所示，采用本申请方案的方法进行图像配准几乎不存在像素差；而采用SIFT图像配准存在-90左右的长像素差、20左右的宽像素差，具体表现为挡风玻璃存在-60左右的长像素差、77左右的宽像素差，保险杠存在54左右的长像素差、54左右的宽像素差，车灯存在27左右的长像素差、124左右的宽像素差，车头存在左右的-39长像素差、20左右的宽像素差。
因此，将拉格朗日插值法与SIFT图像配准以及比例放缩进行结合用于视频图像中相同汽车异尺度情况的配准放缩处理，使得图像配准的像素差显著减小，解决了将较小或者较大图片放缩不到位的问题。
以上是本发明的较佳实施例，凡依本发明技术方案所作的改变，所产生的功能作用未超出本发明技术方案的范围时，均属于本发明的保护范围。

Claims (3)

1.一种基于分辨率自适应的异尺度目标图像配准方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、获取图像数据：获取两张图像，若两张图像大小不一致，则进行近大远小放缩；其中，对于一张像素点个数为
Figure DEST_PATH_IMAGE001
的图像，将其像素点提取出来，并看作
Figure 759670DEST_PATH_IMAGE002
阶有限秩算子
Figure 880073DEST_PATH_IMAGE003
；在将图像放大后，若原图像像素点的个数并不能完全填充放大后的图像，即需要对放大后的图像的像素点进行填充，进入步骤S2；
S2、基于拉格朗日插值法的图像放缩：假设放大后的图像需要
Figure DEST_PATH_IMAGE004
个像素点，先对有限秩算子
Figure 253286DEST_PATH_IMAGE005
按行进行插值得到有限秩算子
Figure DEST_PATH_IMAGE006
，然后对有限秩算子
Figure 117337DEST_PATH_IMAGE006
按列插值最终得到有限秩算子
Figure 525184DEST_PATH_IMAGE007
，将得到的有限秩算子
Figure 613226DEST_PATH_IMAGE007
反馈给放大后的图像，即得到拉格朗日插值法放缩图像；
S3、SIFT配准：将步骤S2中的拉格朗日插值法放缩图像，使用SIFT图像配准方法进行特征点配准，将得到的特征点进行两两配对计算比例，之后求取平均值，接着按照平均比例再对图像进行一次基于拉格朗日插值法的图像放缩，即得到异尺度的目标放缩图片。
2.如权利要求1所述的一种基于分辨率自适应的异尺度目标图像配准方法，其特征在于，步骤S2中，对有限秩算子
Figure 83521DEST_PATH_IMAGE003
按行进行插值得到有限秩算子
Figure 548001DEST_PATH_IMAGE006
具体如下：
设
Figure 46241DEST_PATH_IMAGE008
对于有限秩算子
Figure 508446DEST_PATH_IMAGE003
来说，
Figure DEST_PATH_IMAGE009
其中，
Figure 856251DEST_PATH_IMAGE010
因此，有限秩算子
Figure 858842DEST_PATH_IMAGE006
为如下形式：
Figure DEST_PATH_IMAGE011
。
3.如权利要求2所述的一种基于分辨率自适应的异尺度目标图像配准方法，其特征在于，步骤S2中，对有限秩算子
Figure 851068DEST_PATH_IMAGE006
按列插值最终得到有限秩算子
Figure 874388DEST_PATH_IMAGE007
具体如下：
令
Figure 319276DEST_PATH_IMAGE012
；
有限秩算子
Figure 859979DEST_PATH_IMAGE007
：
Figure DEST_PATH_IMAGE013
其中，
Figure 300187DEST_PATH_IMAGE014
。
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