高甜

信息技術(shù)的迅猛發(fā)展，帶動圖像匹配技術(shù)日益成為信息處理，尤其是圖像處理學(xué)中的基準(zhǔn)環(huán)節(jié)。本文先介紹圖像匹配技術(shù)，并根據(jù)不同的匹配技術(shù)，介紹相應(yīng)的研究現(xiàn)狀和應(yīng)用情況。

1引言

圖像是對客觀事物的直接描述，是人們獲得信息、認(rèn)識事物、觀察世界的中樞環(huán)節(jié)。圖像匹配是在不同時間，用不同傳感器從不同角度拍攝的同一個場景的2幅或多幅圖像，讓其在空間上匹配，用來確認(rèn)他們之間關(guān)系變換的過程。圖像匹配技術(shù)最早于1970年美軍首次應(yīng)用于飛行器導(dǎo)航，隨后，在不同的實(shí)際應(yīng)用要求下，學(xué)者為了提高圖像匹配的精度、速度、通用性和抗干擾性，進(jìn)行了深入研究。

2圖像匹配技術(shù)

圖像匹配的方法大致分成兩類：基于灰度匹配的方法，直接利用圖像的灰度進(jìn)行匹配，較高的匹配精度是其特有的優(yōu)勢，但也有計算量大、計算速度慢的缺點(diǎn)；另一類則是不依賴于灰度值而需事先提取圖像特征，然后與被提取特征的圖像進(jìn)行匹配操作的基于特征匹配方法。圖像匹配過程，需以特征空間、相似性度量函數(shù)和搜索策略為研究角度。這三者是決定匹配精準(zhǔn)度、實(shí)時性以及魯棒性的重要因素。評判圖像匹配質(zhì)量的好壞，要綜合考量整體的匹配概率、匹配精度以及匹配速度。性能優(yōu)越效果顯著的匹配算法，一般匹配概率盡量高，匹配誤差盡可能小，抗干擾能力強(qiáng)且耗時短，具有相當(dāng)?shù)膶?shí)用性。

3研究應(yīng)用現(xiàn)狀

國內(nèi)外學(xué)者在研究圖像匹配技術(shù)時，主要關(guān)注以下幾個方面，改進(jìn)匹配算法本身以更高匹配精度和速度實(shí)現(xiàn)圖像匹配，或者通過實(shí)驗(yàn)探究出更好的描述算子，增強(qiáng)算法的普遍適用度。

基于灰度匹配的方法中，傳統(tǒng)經(jīng)典的算法有MAD，SSDA，NCC等，針對其計算量大的問題，眾多研究者嘗試?yán)眯屡d的群智能算法如粒子群算法、模擬退火算法、人工蜂群算法和細(xì)菌覓食優(yōu)化算法，也有將不同的智能算法優(yōu)勢互補(bǔ)之后，再與傳統(tǒng)的圖像匹配算法結(jié)合。利用群智能算法本身的優(yōu)勢，將傳統(tǒng)匹配算法設(shè)置為智能算法的適應(yīng)度函數(shù)，并利用智能算法作為搜索策略進(jìn)行高效并行尋優(yōu)，很快找到目標(biāo)圖像在原圖像中的最佳匹配位置，同時也為這類研究算法指引方向，不斷研究出新的圖像匹配算法。

基于特征的圖像匹配技術(shù)本質(zhì)是將2幅圖中提取到的2組特征向量集合，通過比對特征向量的相似性，得到相似性最高的特征向量用以匹配。因?yàn)樘卣鞯倪x擇，描述算子匹配方法都各有不同，方法選擇的空間也很廣泛。經(jīng)典的特征描述算法有SIFT算法、Harris算法和ORB算法等。這類算法研究著重于提高圖像抗噪性能力與匹配效率，更多地是引入應(yīng)用與場景重建、識別等領(lǐng)域。

現(xiàn)在，圖像匹配的應(yīng)用早已從單一圖像領(lǐng)域擴(kuò)展至目標(biāo)識別與跟蹤、氣象學(xué)、光學(xué)與雷達(dá)跟蹤、環(huán)境監(jiān)測、航空攝影測量和遙感等多個核心科技信息應(yīng)用范疇。也可將應(yīng)用于算法結(jié)合作為研究方向，以應(yīng)用驅(qū)使算法不斷改進(jìn)更新。