Joumal of Computer Applications
计算机应用,
20
日,
33(
51):
186
-189
155N
1001-9081
CODEN
JYIIDU
2013-06-30
http://www.joca.cn
文章编号
:1001
-9081(2013)51
-0186
-04
基于尺度不变特征变换特征点应用于印刷检测的快速匹配算法
谢文吉孙晓刚,张亮
(中国科学院成都计算机应用研究所,成都
61
∞
41)
(
*通信作者电子邮箱
xiewenjil0@
mai1s.
gucas.
ac.
cn)
摘
要:基于机器视觉的质量检测在印刷行业的应用日益重妥,而图像匹配算法是其中的关键步骤。针对此问
题提出一种应用于印刷行业的快速高精度匹配算法。首先利用尺度不变特征转换(
51
盯)算法精确稳定地提取关键
点,然后通过基于灰皮相关系数的模板匹配算法在定位图像与模板图像的关键点之间找到匹自己关系,并结合随机抽
样一致
(RAN5AC)
方法剔除错误匹配,从而使得整个快速匹配算法高效、稳定、准确。与
51FT
算法比较,该算法不仅
在时间上快很多,能够满足实时应用的妥求,并且极少出现错误匹配。
关键词:图像匹配;模板匹配;尺度不变特征转换算法;印刷质量检测;亚像索
中图分类号
:1
凹
9
1.
413
文献标志码
:A
Fast matching algorithm in printing quality detection based
on
scale-invariant feature transform feature points
XIE
Wenji'
,
SUN
Xiaogang
,
ZHANG
Liang
(
Chengdu
Institute
01
Comupter
Application
,
Chinese
Academy
01
Scien
屿
,
Chengdu
Sichuan
61
∞
41
,
China)
Abslracl: With rapid development of printing industry recenùy, the quality detection based on computer vision in the
printing industry
is
becoming increasingly important. 5ince the image matching algorithm
is
one of the key steps, this paper
proposed a fast high-precision matching algorithm
for
application of printing industry. Firsùy used the 5cale-lnvariant Feature
Transform (51
FT)
algorithm
to
extract the
key
points accurately and stability, then adopted the template matching algorithm,
which
was
based
on
gray correlation coefficient,
to
match the relationship between the key points of matching image and
template image respectively
, furthermore, the RANdom 5Ample Consensus (RANSA
C)
method eliminated false matches. The
experimental results
show
that the improved
51FT
algorithm is not only faster than before and can meet the requirements of real-
time applications
, but also ensure minimal error matching in terms of accuracy.
Key words: image matching; template matching; 5cale-1nvariant Feature Transform (51FT) algorithm; printing quality
detection; sub-pixel
0
引言
计算机视觉和模式识别是当今发展最为迅速的科学分
支,数字图像配准作为该领域的核心问题越来越受到人们的
重视。图像配准是指通过一定的匹配算法在两幅或多幅图像
之间识别相似点
[1
叫。图像配准广泛应用于计算机视觉、工
业检测、模式识别、医学图像处理、遥感测量等领域。图像匹
配在印刷行业也有着广泛应用,在印刷过程中印刷品表面会
存在一些缺陷,主要有市点、文字模糊、漏印、错位以及缺印
等,因此有必要对其进行质量检测。检测中的关键的一步就
是图像配准,将印刷品与元缺陷的产品进行配准,若未达到事
先规定的判废标准,则认为两幅图像没有差异,即待检测图像
没有缺陷,否则认为待检测图像存在缺陷。由于在印刷过程
中存在各种原因导致印刷成品发生平移、小角度旋转、色深、
色浅等各种缺陷,所以需要寻找一种鲁棒性很高的配准算法
才能满足工业检测的需求。有时需要根据印刷品的检测结果
实时控制印刷过程,所以就对检测时间提出了很高的要求,这
样对图像检测中的关键步骤图像配准也提出了极高的要求。
为此本文提出了基于灰度相关系数的尺度不变特征转换
(5cale-1nvariant Feature Transform ,
51
町)优化算法,实验表明
收稿日期
:2013-01-10
j
修回日期
:2013-02-06
。
该算法能够满足实时高精度印刷质量检测过程的鲁棒性和实
时性的要求。
1
模板匹配与
SIFT
算法
为了更好说明本文所介绍的匹配算法,这里先介绍本文
算法所引用的两种图像匹配算法。
1.
1
模板匹配算法
模板匹配算法是指在模板图像中搜索与给定的搜索图像
S(
子图)相同或相近的区域的方法。假设待搜索图像
S
的大
小为
MxM
,
模板图像
T
的大小为
N
x
N
,
N
-:iÞ
M
。图像
S
在模
板图像
T
上平移,搜索窗口所覆盖的子图记作
S"
,
人
j
为子图
的左上角顶点在图
S
中的坐标。其中度量模板与搜索子图的
距离有多种方法[剖,包括灰度值的绝对值(
Absolute
Difference ,
AD
)、差方和
(5um
of 5quared Differences , 55D
)法、
归一化交叉相关
(Normalized
Cross
Correlation
,
NCC)
算法。
NCC
的定义为:
R(i
,
j)
=
三
I
S',)
(m
,
n)
-E(S'.J)
11
T(m
,
n)
-E(T)
I
m ,n
L (Si, j ( m ,
n)
- E (
Si
,)") ) 2 L (
T(
m ,
n)
- E ( T) ) 2
m ,n m ,n
作者简介:谢文盲(1
986
斗,男,四川乐山人,硕士研究生,主要研究方向
t
数字图像处理;
孙晓刚(
1978
- )
,男,安徽灵泉人,副研究员,主
要研究方向:工业图像的实时图案分析、字符模式识别、智能视觉控制;
张亮(
1979
斗,男,四川成都人,高级工程师,主要研究方向:数字图像
处理、图像分析、模式识别。