[发明专利]归一化互相关图像模板匹配实现方法

权利要求书

1.一种归一化互相关图像模板匹配实现方法，其特征在于，包括以下步骤：

在第n层金字塔进行图像模板匹配的步骤，其中，n为正整数；

在第i层金字塔进行图像模板匹配的步骤，其中，0≤i＜n；

判断并输出匹配结果的步骤；

所述在第n层金字塔进行图像模板匹配的步骤的具体过程为：

分别构建模板图像和待搜索图像的第n层金字塔图像；

利用旋转后的模板图像，按照预设角度在待搜索图像的第n层金字塔图像上进行遍历搜索，得到NCC大于预设阈值的所有候选匹配，其具体过程为：按照预设角度，将模板图像的第n层金字塔图像进行旋转，得到旋转后的模板图像，并计算该旋转后的模板图像中外轮廓点的位置坐标；

利用得到的旋转后的模板图像在得到的待搜索图像的第n层金字塔图像上进行遍历搜索，得到NCC高于设定阈值的所有候选匹配，该候选匹配包括位置和对应模板图像旋转的角度；其中，NCC表示归一化互相关系数；得到NCC高于设定阈值的所有候选匹配的过程为：

在待搜索图像第一个搜索位置计算与模板图像重叠部分的像素值和S_(0,0)＝∑I(x+u,y+v)与平方和SQ_(0,0)＝∑I(x+u,y+v)²；(u,v)表示像素的坐标；

横向遍历时通过更新轮廓点增加或减去像素值与像素值平方来更新NCC计算中第二部分计算，其中，NCC计算中第二部分为：待搜索图像与模板图像重叠部分的像素值和与平方和具体为：

从第一个位置横向往右移动一个像素，对模板图像右边部分轮廓点(u′,v′)更新计算：S_(1,0)＝S_(0,0)+I(x+u′+1,y+v′)，SQ_(1,0)＝SQ_(0,0)+I(x+u′+1,y+v′)²；对模板图像左边部分轮廓点(`u,`v)更新计算：S_(1,0)＝S_(1,0)-I(x+`u,y+`v)，SQ_(1,0)＝SQ_(1,0)-I(x+`u,y+`v)²；

单次横向遍历结束时采用类似轮廓更新计算方法对该次横向遍历的第一个搜索位置进行竖向更新，具体为：从第一位置竖向往下移动一个像素，对模板图像下部分轮廓点更新计算：对模板图像上部分轮廓点更新计算：

以此类推遍历整个待搜索图像的所有位置，得到NCC高于设定阈值的所有候选匹配；

从NCC高于设定阈值的所有候选匹配中过滤筛选出局部同一匹配中NCC最大的候选匹配，并按照匹配角度对过滤筛选出的所有候选匹配进行排序；其中，局部同一匹配指的是匹配位置的绝对差和匹配角度的绝对差均小于各自预设绝对差阈值的匹配；

所述在第i层金字塔进行图像模板匹配的步骤的具体过程为：

分别构建模板图像和待搜索图像的第i层金字塔图像；

按照预设角度在待搜索图像的第i层金字塔图像上进行遍历搜索，得到在当前遍历角度下待搜索图像的第i层金字塔图像的候选位置构建的各局部区域中NCC值最大且大于预设阈值的新候选匹配；

所述判断并输出匹配结果的步骤的具体过程为：

判断i是否为0，如果否，则按照遍历角度对得到的新候选匹配进行排序，令i＝i-1，重复在第i层金字塔进行图像模板匹配的步骤，直到i＝0时，将按照NCC值排序且NCC大于设定阈值的候选匹配作为找到的目标位置。

2.根据权利要求1所述的归一化互相关图像模板匹配实现方法，其特征在于，所述在第n层金字塔进行图像模板匹配的步骤中，n通过以下计算得到：

根据原始模板图像的长w和宽h计算得到最大正整数n₀使其满足其中，C₁表示第一预设经验参数；

计算原始模板图像的像素值方差

计算原始模板图像的长和宽均缩放后所得图像的像素值方差其中，m_T表示模板图像像素值均值，T(u,v)表示模板图像像素值；

如果且n₀＞0，则n＝n₀-1，否则n＝n₀；其中，C₂表示第二预设经验参数。