申请/专利权人：湖南大学

申请日：2022-04-19

公开（公告）日：2024-06-25

公开（公告）号：CN114842212B

主分类号：G06V10/44

分类号：G06V10/44;G06V10/75

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.06.25#授权;2022.08.19#实质审查的生效;2022.08.02#公开

摘要：本发明公开一种快速的多目标多角度模板匹配方法，包括：S1对模板图像和待匹配图像分别进行预处理；S2分别对模板图像和待匹配图像检测并提取包含工件的轮廓；S3将模板图像和待匹配图像包含工件的轮廓旋转至同一角度，并裁剪出最小外接矩形大小的工件区域，将模板图像中裁剪出的工件区域作为模板工件，将待匹配图像中裁剪出的工件区域作为目标工件；S4分别计算模板工件和目标工件中所有像素点的梯度强度；S5对所有梯度强度进行非极大值抑制和滞后阈值处理，剔除无效的梯度强度；S6根据归一化互相关方法，将模板工件与所有目标工件逐个进行匹配。本发明仅需一张模板图像能实时检测待匹配图像中具有多角度的多个目标工件，提升了匹配定位效率。

主权项：1.一种快速的多目标多角度模板匹配方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：1对模板工件图像和待匹配工件图像分别进行预处理，预处理过程包括将彩色图转换成灰度图，滤波和分割处理；2分别检测并提取1中模板工件图像和待匹配工件图像包含的所有工件的轮廓；3分别将模板工件图像和待匹配工件图像中所有工件的轮廓旋转至同一角度；4分别检测3中模板工件图像和待匹配工件图像中包含工件的最小外接矩形，并以最小外接矩形的大小裁剪出所有已经旋转至同一角度的工件，将从模板工件图像中裁剪出的包含一个工件的唯一工件区域图作为模板工件，将从待匹配工件图像中裁剪出的包含一个工件的多个工件区域图作为目标工件；5分别计算4中模板工件和所有目标工件中所有像素点X和Y方向的梯度值，最后根据X和Y方向的梯度值，计算每个像素点的梯度强度和梯度方向；6对5中的梯度强度进行处理，以剔除无效的梯度强度；7将模板工件与所有目标工件逐个进行匹配，计算模板工件与目标工件的相似度，若该相似度大于设定阈值，则认为匹配成功，反之，匹配失败；步骤6的具体实现方法如下：按以下方式分别确定模板工件和目标工件中的所有像素点的邻域左右两点的梯度强度：根据图像中第i行第j列像素点的梯度方向确定该像素点的左邻域点和右邻域点的梯度强度对应的坐标x1,y1和x2,y2，取对应坐标的梯度强度作为左邻域点和右邻域点的梯度强度Mx1,y1和Mx2,y2；①若该像素点的梯度方向为0度，则②若该像素点的梯度方向为45度，则③若该像素点的梯度方向为90度，则④若该像素点的梯度方向为135度，则分别将模板工件和目标工件的所有像素点的梯度强度与邻域左右两点的梯度强度进行比较，若该像素点的梯度强度都大于邻域左右两点的梯度强度，则保留该像素点的梯度强度，否则，该像素点的梯度强度设置为0，即完成非极大值抑制处理；分别将模板工件和目标工件的所有像素点的梯度强度与滞后阈值处理中预先设定的第一阈值和第二阈值进行比较，若该梯度强度大于第一阈值，则该像素点的梯度强度保留，若小于第二阈值，则将该像素点的梯度强度设置为0；若该梯度强度小于第一阈值且大于第二阈值，则将该梯度强度与八邻域点的梯度强度进行比较，若该梯度强度都大于八邻域点的梯度强度，则保留该像素点的强度，否则，该像素点的强度设置为0；所述第一阈值大于第二阈值；步骤7的具体实现方法如下：将模板工件与所有目标工件逐个进行匹配，通过步骤1～6，得到如下信息： 其中，i＝1～n，n为模板工件有效轮廓点数，PiT为模板工件有效轮廓点中的第i个点，和YiT分别为模板工件有效轮廓点中的第i个点在模板工件图像的X和Y方向的坐标值，GiT为模板工件有效轮廓点中的第i个点的梯度，和分别为模板工件有效轮廓点中的第i个点在X和Y方向的梯度； 其中，为目标工件图像在点u,v的梯度，和分别为目标工件图像中点u,v在X和Y方向的梯度，u＝1～Rows，Rows为每个目标工件图像的行数，v＝1～Cols，Cols为每个目标工件图像的列数；按如下公式计算模板工件与目标工件的相似性度量分数Su,v： 其中，n为模板工件有效轮廓点数，和分别为模板工件有效轮廓点中的第i个点在X和Y方向的梯度，GxSu+Xi,v+Yi和分别为目标工件的中心u,v与模板工件中心重合时，第i个模板工件轮廓点对应的目标工件中轮廓点u+Xi,y+Yi在X和Y方向梯度；若计算出Su,v满足以下公式：Su,v＞Smin即该目标工件中心点对应的相似性度量分数Su,v大于设定阈值Smin，则认为匹配成功；否则，匹配失败。

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百度查询： 湖南大学 一种快速的多目标多角度模板匹配方法

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