一种结构化图像匹配方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种结构化图像匹配方法，该方法包括提取模板图像的多个模板特征点；获取至少部分模板特征点与其他模板特征点之间的第一拓扑关系；提取待匹配图像的多个待匹配特征点；获取至少部分待匹配特征点与其他待匹配特征点之间的第二拓扑关系；基于第二拓扑关系和第一拓扑关系对待匹配图像和模板图像进行匹配。通过这种方式，能够提高图像匹配精度。

A Structured Image Matching Method and System

The invention discloses a structured image matching method, which includes extracting multiple template feature points of template image, obtaining the first topological relationship between at least part of template feature points and other template feature points, extracting multiple matching feature points of image to be matched, and obtaining the second topological relationship between at least part of template feature points and other matching feature points. The matching image and template image are matched in the second and first topological relations. In this way, the accuracy of image matching can be improved.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】一种结构化图像匹配方法及系统
本申请涉及图像识别
，特别是涉及一种结构化图像匹配方法及系统。
技术介绍
在对工件的检测、分类等
，往往需要将某一工件从多个工件中识别出来，现有的工件识别，通常是先采集工件图像，然后将工件图像与模板图像进行边匹配或者灰度匹配，当匹配度超过一定阈值时，则判定该工件与模板为同一结构。但本专利技术的专利技术人在长期的研发工作中发现，在一些应用场景，特别是工业视觉场景，工件出现在某机构里，该工具的边缘与机构或其它类工件的边缘相似度较高，因此，在采集的工件图像中，不易提取工件边缘，且工件边缘被误匹配为其它物体的可能性较大。
技术实现思路
本专利技术主要解决的技术问题是提供一种结构化图像匹配方法及系统，以提高图像匹配精度。为解决上述技术问题，本申请采用的一个技术方案是：提供一种结构化图像匹配方法，该匹配方法包括：提取模板图像的多个模板特征点；获取至少部分模板特征点与其他模板特征点之间的第一拓扑关系；提取待匹配图像的多个待匹配特征点；获取至少部分待匹配特征点与其他待匹配特征点之间的第二拓扑关系；基于第二拓扑关系和第一拓扑关系对待匹配图像和模板图像进行匹配。其中，上述基于第二拓扑关系和第一拓扑关系对待匹配图像和模板图像进行匹配的步骤包括：基于第二拓扑关系和第一拓扑关系对待匹配特征点和模板特征点进行匹配；判断待匹配图像和模板图像中相匹配的待匹配特征点与模板特征点的数量或比例是否大于或等于第一预设值；若数量或比例大于或等于第一预设值，则判定待匹配图像和模板图像相匹配。其中，上述提取模板图像的多个模板特征点的步骤进一步包括：提取模板图像的多个模板边缘；上述提取待匹配图像的多个待匹配特征点的步骤进一步包括：提取待匹配图像的多个待匹配边缘；上述基于第二拓扑关系和第一拓扑关系对待匹配图像和模板图像进行匹配的步骤包括：基于第二拓扑关系和第一拓扑关系对待匹配特征点和模板特征点进行匹配；判断待匹配图像和模板图像中相匹配的待匹配特征点与模板特征点的数量或比例是否大于或等于第一预设值；若相匹配的待匹配特征点与模板特征点的数量或比例大于或等于第一预设值，则将待匹配图像的待匹配边缘与模板图像中的模板边缘进行匹配；判断待匹配图像和模板图像中相匹配的待匹配边缘与模板边缘的数量或比例是否大于或等于第二预设值；若相匹配的待匹配边缘与模板边缘的数量或比例大于或等于第二预设值，则判定待匹配图像和模板图像相匹配。其中，上述获取至少部分模板特征点与其他模板特征点之间的第一拓扑关系的步骤包括：对模板特征点进行分类，并分别获取同一类模板特征点之间的第一类内拓扑关系以及不同类模板特征点之间的第一类间拓扑关系；上述获取至少部分待匹配特征点与其他待匹配特征点之间的第二拓扑关系的步骤包括：对待匹配特征点进行分类，并分别获取同一类待匹配特征点之间的第二类内拓扑关系以及不同类待匹配特征点之间的第二类间拓扑关系；上述基于第二拓扑关系和第一拓扑关系对待匹配特征点和模板特征点进行匹配的步骤包括：基于第一类间拓扑关系和第二类间拓扑关系对待匹配特征点和模板特征点进行类间匹配，并基于第一类内拓扑关系和第二类内拓扑关系对待匹配特征点和模板特征点进行类内匹配，其中类间匹配的优先级高于所述类内匹配。其中，上述基于第一类间拓扑关系和第二类间拓扑关系对待匹配特征点和模板特征点进行类间匹配，并基于第一类内拓扑关系和第二类内拓扑关系对待匹配特征点和模板特征点进行类内匹配的步骤包括：基于第一类间拓扑关系和第二类间拓扑关系计算待匹配特征点和模板特征点之间的类间匹配度；基于第一类内拓扑关系和第二类内拓扑关系计算待匹配特征点和模板特征点之间的类内匹配度；对类内匹配度和类间匹配度进行加权求和，以获得待匹配特征点和模板特征点之间的综合匹配度，其中类间匹配度对应权重大于类内匹配度的对应权重。其中，上述获取至少部分模板特征点与其他模板特征点之间的第一拓扑关系的步骤进一步包括：将第一拓扑关系进行划分为第一对称拓扑关系和第一非对称拓扑关系；上述获取至少部分待匹配特征点与其他待匹配特征点之间的第二拓扑关系的步骤进一步包括：将第二拓扑关系进行划分为第二对称拓扑关系和第二非对称拓扑关系；上述基于第二拓扑关系和第一拓扑关系对待匹配特征点和模板特征点进行匹配的步骤包括：基于第一非对称拓扑关系和第二非对称拓扑关系对待匹配特征点和模板特征点进行非对称匹配，并基于第一对称拓扑关系和第二对称拓扑关系对待匹配特征点和模板特征点进行对称匹配，其中非对称匹配的优先级高于对称匹配。其中，上述基于第一非对称拓扑关系和第二非对称拓扑关系对待匹配特征点和模板特征点进行非对称匹配，并基于第一对称拓扑关系和第二对称拓扑关系对待匹配特征点和模板特征点进行对称匹配的步骤包括：基于第一非对称拓扑关系和第二非对称拓扑关系计算待匹配特征点和模板特征点之间的非对称匹配度；基于第一对称拓扑关系和第二对称拓扑关系计算待匹配特征点和模板特征点之间的对称匹配度；对对称匹配度和非对称匹配度进行加权求和，以获得待匹配特征点和模板特征点之间的综合匹配度，其中非对称匹配度对应权重大于对称匹配度的对应权重。其中，上述获取至少部分模板特征点与其他模板特征点之间的第一拓扑关系的步骤包括：获取至少部分模板特征点与其他模板特征点之间连线的第一斜率；上述获取至少部分待匹配特征点与其他待匹配特征点之间的第二拓扑关系的步骤包括：获取至少部分待匹配特征点与其他待匹配特征点之间的第二斜率；上述基于第二拓扑关系和第一拓扑关系对待匹配特征点和模板特征点进行匹配的步骤进一步包括：在某一待匹配特征点与某一模板特征点相匹配后，判断某一待匹配特征点所对应的第二拓扑关系中或某一模板特征点所对应的第一拓扑关系中是否存在非对称拓扑关系；若存在非对称拓扑关系，则对待匹配图像或模板图像进行旋转，以使得某一待匹配特征点所对应的第二斜率与某一模板特征点的第一斜率一致，进而在后续的待匹配特征点的匹配过程中在模板图像的与后续的待匹配特征点位置对应的区域内查找模板特征点。其中，上述第一拓扑关系和上述第二拓扑关系分别包括模板特征点之间和待匹配特征点之间的相对位置关系、距离以及距离比之中的一种或组合。其中，上述待匹配特征点和上述模板特征点分别为待匹配图像和模板图像的特征子图像块，且上述待匹配特征点和上述模板特征点均包括角点和孤立点。为解决上述技术问题，本申请采用的另一个技术方案是：提供一种结构化图像匹配系统，该匹配系统包括：处理器，处理器用于提取模板图像的多个模板特征点，并获取至少部分模板特征点与其他模板特征点之间的第一拓扑关系；用于提取待匹配图像的多个待匹配特征点，并获取至少部分待匹配特征点与其他待匹配特征点之间的第二拓扑关系；用于基于第二拓扑关系和第一拓扑关系对待匹配图像和模板图像进行匹配；存储器，与处理器耦接，存储器用于存储处理器获取的多个模板特征点及第一拓扑关系、多个待匹配特征点及第二拓扑关系。其中，处理器进一步基于第二拓扑关系和第一拓扑关系对待匹配特征点和模板特征点进行匹配；并判断待匹配图像和模板图像中相匹配的待匹配特征点与模板特征点的数量或比例是否大于或等于第一预设值；若数量或比例大于或等于第一预设值，则判定待匹配图像和模板图像相匹配。其中，处理器进一步提取模板图像的多个模板边缘及待匹本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种结构化图像匹配方法，其特征在于，所述匹配方法包括：提取模板图像的多个模板特征点；获取至少部分所述模板特征点与其他所述模板特征点之间的第一拓扑关系；提取待匹配图像的多个待匹配特征点；获取至少部分所述待匹配特征点与其他所述待匹配特征点之间的第二拓扑关系；基于所述第二拓扑关系和第一拓扑关系对所述待匹配图像和所述模板图像进行匹配。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种结构化图像匹配方法，其特征在于，所述匹配方法包括：提取模板图像的多个模板特征点；获取至少部分所述模板特征点与其他所述模板特征点之间的第一拓扑关系；提取待匹配图像的多个待匹配特征点；获取至少部分所述待匹配特征点与其他所述待匹配特征点之间的第二拓扑关系；基于所述第二拓扑关系和第一拓扑关系对所述待匹配图像和所述模板图像进行匹配。2.根据权利要求1所述的匹配方法，其特征在于，所述基于所述第二拓扑关系和第一拓扑关系对所述待匹配图像和所述模板图像进行匹配的步骤包括：基于所述第二拓扑关系和第一拓扑关系对所述待匹配特征点和所述模板特征点进行匹配；判断所述待匹配图像和所述模板图像中相匹配的所述待匹配特征点与所述模板特征点的数量或比例是否大于或等于第一预设值；若所述数量或比例大于或等于第一预设值，则判定所述待匹配图像和所述模板图像相匹配。3.根据权利要求1所述的匹配方法，其特征在于，所述提取模板图像的多个模板特征点的步骤进一步包括：提取所述模板图像的多个模板边缘；所述提取所述待匹配图像的多个待匹配特征点的步骤进一步包括：提取所述待匹配图像的多个待匹配边缘；所述基于所述第二拓扑关系和第一拓扑关系对所述待匹配图像和所述模板图像进行匹配的步骤包括：基于所述第二拓扑关系和第一拓扑关系对所述待匹配特征点和所述模板特征点进行匹配；判断所述待匹配图像和所述模板图像中相匹配的所述待匹配特征点与所述模板特征点的数量或比例是否大于或等于第一预设值；若相匹配的所述待匹配特征点与所述模板特征点的数量或比例大于或等于第一预设值，则将所述待匹配图像的待匹配边缘与所述模板图像中的模板边缘进行匹配；判断所述待匹配图像和所述模板图像中相匹配的所述待匹配边缘与所述模板边缘的数量或比例是否大于或等于第二预设值；若相匹配的所述待匹配边缘与所述模板边缘的数量或比例大于或等于第二预设值，则判定所述待匹配图像和所述模板图像相匹配。4.根据权利要求2或3所述的匹配方法，其特征在于，所述获取至少部分所述模板特征点与其他所述模板特征点之间的第一拓扑关系的步骤包括：对所述模板特征点进行分类，并分别获取同一类所述模板特征点之间的第一类内拓扑关系以及不同类所述模板特征点之间的第一类间拓扑关系；所述获取至少部分所述待匹配特征点与其他所述待匹配特征点之间的第二拓扑关系的步骤包括：对所述待匹配特征点进行分类，并分别获取同一类所述待匹配特征点之间的第二类内拓扑关系以及不同类所述待匹配特征点之间的第二类间拓扑关系；所述基于所述第二拓扑关系和第一拓扑关系对所述待匹配特征点和所述模板特征点进行匹配的步骤包括：基于所述第一类间拓扑关系和所述第二类间拓扑关系对所述待匹配特征点和所述模板特征点进行类间匹配，并基于所述第一类内拓扑关系和所述第二类内拓扑关系对所述待匹配特征点和所述模板特征点进行类内匹配，其中所述类间匹配的优先级高于所述类内匹配。5.根据权利要求4所述的匹配方法，其特征在于，所述基于所述第一类间拓扑关系和所述第二类间拓扑关系对所述待匹配特征点和所述模板特征点进行类间匹配，并基于所述第一类内拓扑关系和所述第二类内拓扑关系对所述待匹配特征点和所述模板特征点进行类内匹配的步骤包括：基于所述第一类间拓扑关系和所述第二类间拓扑关系计算所述待匹配特征点和所述模板特征点之间的类间匹配度；基于所述第一类内拓扑关系和所述第二类内拓扑关系计算所述待匹配特征点和所述模板特征点之间的类内匹配度；对所述类内匹配度和所述类间匹配度进行加权求和，以获得所述待匹配特征点和所述模板特征点之间的综合匹配度，其中所述类间匹配度对应权重大于所述类内匹配度的对应权重。6.根据权利要求2或3所述的匹配方法，其特征在于，所述获取至少部分所述模板特征点与其他所述模板特征点之间的第一拓扑关系的步骤进一步包括：将所述第一拓扑关系进行划分为第一对称拓扑关系和第一非对称拓扑关系；所述获取至少部分所述待匹配特征点与其他所述待匹配特征点之间的第二拓扑关系的步骤进一步包括：将所述第二拓扑关系进行划分为第二对称拓扑关系和第二非对称拓扑关系；所述基于所述第二拓扑关系和第一拓扑关系对所述待匹配特征点和所述模板特征点进行匹配的步骤包括：基于所述第一非对称拓扑关系和所述第二非对称拓扑关系对所述待匹配特征点和所述模板特征点进行非对称匹配，并基于所述第一对称拓扑关系和所述第二对称拓扑关系对所述待匹配特征点和所述模板特征点进行对称匹配，其中所述非对称匹配的优先级高于所述对称匹配。7.根据权利要求6所述的匹配方法，其特征在于，所述基于所述第一非对称拓扑关系和所述第二非对称拓扑关系对所述待匹配特征点和所述模板特征点进行非对称匹配，并基于所述第一对称拓扑关系和所述第二对称拓扑关系对所述待匹配特征点和所述模板特征点进行对称匹配的步骤包括：基于所述第一非对称拓扑关系和所述第二非对称拓扑关系计算所述待匹配特征点和所述模板特征点之间的非对称匹配度；基于所述第一对称拓扑关系和所述第二对称拓扑关系计算所述待匹配特征点和所述模板特征点之间的对称匹配度；对所述对称匹配度和所述非对称匹配度进行加权求和，以获得所述待匹配特征点和所述模板特征点之间的综合匹配度，其中所述非对称匹配度对应权重大于所述对称匹配度的对应权重。8.根据权利要求2或3所述的匹配方法，其特征在于，所述获取至少部分所述模板特征点与其他所述模板特征点之间的第一拓扑关系的步骤包括：获取所述至少部分模板特征点与所述其他模板特征点之间连线的第一斜率；所述获取至少部分所述待匹配特征点与其他所述待匹配特征点之间的第二拓扑关系的步骤包括：获取所述至少部分待匹配特征点与所述其他待匹配特征点之间的第二斜率；所述基于所述第二拓扑关系和第一拓扑关系对所述待匹配特征点和所述模板特征点进行匹配的步骤进一步包括：在某一所述待匹配特征点与某一所述模板特征点相匹配后，判断所述某一待匹配特征点所对应的所述第二拓扑关系中或所述某一模板特征点所对应的所述第一拓扑关系中是否存在非对称拓扑关系；若存在非对称拓扑关系，则对所述待匹配图像或所述模板图像进行旋转...

【专利技术属性】
技术研发人员：阳光，
申请(专利权)人：深圳配天智能技术研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44