技術(shù)特征：

1.一種基于特征狀態(tài)與全局一致性的快速圖像匹配方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1，檢測角點作為待匹配的特征點，使用狀態(tài)模板識別特征點的特征鄰域狀態(tài)；

步驟2，以特征點為中心，計算描述子的主方向；

步驟3，將步驟2所得的主方向旋轉(zhuǎn)和坐標(biāo)軸x對齊，對特征點的特征鄰域進(jìn)行描述，將二值紋理特性和統(tǒng)計特性結(jié)合，構(gòu)建將旋轉(zhuǎn)不變二值紋理化和方向梯度直方圖相結(jié)合的特征描述子，記為RBT-OGMH特征描述子；

步驟4，根據(jù)RBT-OGMH特征描述子進(jìn)行匹配，包括針對于兩類不同的描述子，采用不同的相似性度量；

步驟5，根據(jù)步驟4的匹配結(jié)果，利用空間域一致特征，基于誤差波動幅度最小聚類，快速確定變換矩陣，剔除錯誤匹配點對，獲得最終的正確匹配點對。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述用于基于特征狀態(tài)與全局一致性的快速圖像匹配方法，其特征在于：步驟1的實現(xiàn)方式為，利用角點檢測算法提取圖像的特征點后，根據(jù)預(yù)定義的狀態(tài)模板識別特征點的特征鄰域狀態(tài)；

所述狀態(tài)模板包含均勻分布在一個圓環(huán)上的4個像素，將模板中心覆蓋在特征點上，基于模板以圖像中每個像素點為待檢測點分別進(jìn)行以下局部運算，

設(shè)特征點為X，狀態(tài)模板所覆蓋的四個像素點P、P'、Q和Q'與特征點X相比的明暗狀態(tài)S_X→P、S_X→P'、S_X→Q和S_X→Q'，根據(jù)以下特征點域狀態(tài)判別函數(shù)判斷待檢測點X在鄰域內(nèi)位于亮區(qū)域或者暗區(qū)域，

S_X＝∑(S_X→P+S_X→P'+S_X→Q+S_X→Q')

其中，狀態(tài)比較函數(shù)為

$S_{X\→B}=\left\{\begin{array}{cc}-1& f\left(X\right)-f\left(B\right)\<-Th\\ 0& |f\left(X\right)-f\left(B\right)|\≤Th\\ 1& f\left(X\right)-f\left(B\right)\>Th\end{array}\right.,$

B＝P、P'、Q或Q'，f(X)為點X的灰度值，f(P)為點B的灰度值，Th為兩點間狀態(tài)差異度閾值，

當(dāng)S_X為正數(shù)時，特征點X在鄰域內(nèi)位于亮區(qū)域，

當(dāng)S_X為負(fù)數(shù)時，特征點X在鄰域內(nèi)位于暗區(qū)域。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述用于基于特征狀態(tài)與全局一致性的快速圖像匹配方法，其特征在于：步驟2的實現(xiàn)方式為，以特征點X為原點，x方向和y方向的一階偏導(dǎo)f_x和f_y作為坐標(biāo)軸，將特征點X的鄰域內(nèi)像素點映射到梯度空間，計算特征點的特征鄰域的梯度方向，以梯度變化最大的方向作為描述子的主方向。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述用于基于特征狀態(tài)與全局一致性的快速圖像匹配方法，其特征在于：步驟3的實現(xiàn)方式為，

設(shè)特征點的特征鄰域由直徑R個像素的圓構(gòu)成，

以特征點X為中心劃分半徑分別為R/3、和R的三個同心圓環(huán)，并被分為9個等面積的小塊，分別計算各塊內(nèi)像素點的梯度方向和幅值，將梯度方向取值范圍[0,2π]劃分為8等份，歸一化的梯度幅值范圍為[0,1]，進(jìn)行2等分，分別統(tǒng)計落到每個直方圖上的點的梯度幅度的高斯加權(quán)，9個鄰域塊從內(nèi)鄰域向外鄰域，共形成144維統(tǒng)計描述子；

以特征點X為中心，半徑為r、r/2和r/4確立3個同心圓，將半徑為r和r/2兩圓圍成的圓環(huán)等分為16等分塊，計算局部紋理特征，形成49維局部紋理描述子；

融合49維二值紋理描述子和144維統(tǒng)計特征描述子，形成193維的RBT-OGMH特征描述子。

5.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3或4所述用于基于特征狀態(tài)與全局一致性的快速圖像匹配方法，其特征在于：步驟4的實現(xiàn)方式為，根據(jù)特征點的特征鄰域狀態(tài)，將基準(zhǔn)圖像I和模板圖像M中的特征點分別進(jìn)行分類，在同類內(nèi)進(jìn)行比較匹配；采用相似性度量，計算待匹配點對間的相似性度量距離，若度量距離滿足條件，則比較點對為候選匹配點對；

步驟5的實現(xiàn)方式為，

設(shè)基準(zhǔn)圖像I中的特征點對應(yīng)的模板圖像M中匹配點滿足的仿射變換映射，將n對匹配點代入仿射變換矩陣，利用最小二乘解求得仿射變換系數(shù)矩陣β，輪流移出1對并分別計算匹配誤差對n-1個按照誤差波動大小從小到大進(jìn)行排序，取前m個對應(yīng)的匹配點對，重新計算仿射變換系數(shù)β，對剩下的n-m個點對帶入代入仿射變換矩陣計算匹配誤差err，如果|err|＞t則將相應(yīng)匹配點對剔除，重復(fù)以上過程直到誤差|err|≤t為止；閾值t代表經(jīng)過仿射變換后，兩幅圖像匹配點間容忍的最大距離差異。

6.一種基于特征狀態(tài)與全局一致性的快速圖像匹配系統(tǒng)，其特征在于，包括以下模塊：

第一模塊，用于檢測角點作為待匹配的特征點，使用狀態(tài)模板識別特征點的特征鄰域狀態(tài)；

第二模塊，用于以特征點為中心，計算描述子的主方向；

第三模塊，用于將第二模塊所得的主方向旋轉(zhuǎn)和坐標(biāo)軸x對齊，對特征點的特征鄰域進(jìn)行描述，將二值紋理特性和統(tǒng)計特性結(jié)合，構(gòu)建將旋轉(zhuǎn)不變二值紋理化和方向梯度直方圖相結(jié)合的特征描述子，記為RBT-OGMH特征描述子；

第四模塊，用于根據(jù)RBT-OGMH特征描述子進(jìn)行匹配，包括針對于兩類不同的描述子，采用不同的相似性度量；

第五模塊，用于根據(jù)第四模塊的匹配結(jié)果，利用空間域一致特征，基于誤差波動幅度最小聚類，快速確定變換矩陣，剔除錯誤匹配點對，獲得最終的正確匹配點對。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述用于基于特征狀態(tài)與全局一致性的快速圖像匹配系統(tǒng)，其特征在于：第一模塊的實現(xiàn)方式為，利用角點檢測算法提取圖像的特征點后，根據(jù)預(yù)定義的狀態(tài)模板識別特征點的特征鄰域狀態(tài)；

所述狀態(tài)模板包含均勻分布在一個圓環(huán)上的4個像素，將模板中心覆蓋在特征點上，基于模板以圖像中每個像素點為待檢測點分別進(jìn)行以下局部運算，

設(shè)特征點為X，狀態(tài)模板所覆蓋的四個像素點P、P'、Q和Q'與特征點X相比的明暗狀態(tài)S_X→P、S_X→P'、S_X→Q和S_X→Q'，根據(jù)以下特征點域狀態(tài)判別函數(shù)判斷待檢測點X在鄰域內(nèi)位于亮區(qū)域或者暗區(qū)域，

S_X＝∑(S_X→P+S_X→P'+S_X→Q+S_X→Q')

其中，狀態(tài)比較函數(shù)為

$S_{X\→B}=\left\{\begin{array}{cc}-1& f\left(X\right)-f\left(B\right)\<-Th\\ 0& |f\left(X\right)-f\left(B\right)|\≤Th\\ 1& f\left(X\right)-f\left(B\right)\>Th\end{array}\right.,$

B＝P、P'、Q或Q'，f(X)為點X的灰度值，f(P)為點B的灰度值，Th為兩點間狀態(tài)差異度閾值，

當(dāng)S_X為正數(shù)時，特征點X在鄰域內(nèi)位于亮區(qū)域，

當(dāng)S_X為負(fù)數(shù)時，特征點X在鄰域內(nèi)位于暗區(qū)域。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述用于基于特征狀態(tài)與全局一致性的快速圖像匹配系統(tǒng)，其特征在于：第二模塊的實現(xiàn)方式為，以特征點X為原點，x方向和y方向的一階偏導(dǎo)f_x和f_y作為坐標(biāo)軸，將特征點X的鄰域內(nèi)像素點映射到梯度空間，計算特征點的特征鄰域的梯度方向，以梯度變化最大的方向作為描述子的主方向。

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述用于基于特征狀態(tài)與全局一致性的快速圖像匹配系統(tǒng)，其特征在于：第三模塊的實現(xiàn)方式為，

設(shè)特征點的特征鄰域由直徑R個像素的圓構(gòu)成，

以特征點X為中心劃分半徑分別為R/3、和R的三個同心圓環(huán)，并被分為9個等面積的小塊，分別計算各塊內(nèi)像素點的梯度方向和幅值，將梯度方向取值范圍[0,2π]劃分為8等份，歸一化的梯度幅值范圍為[0,1]，進(jìn)行2等分，分別統(tǒng)計落到每個直方圖上的點的梯度幅度的高斯加權(quán)，9個鄰域塊從內(nèi)鄰域向外鄰域，共形成144維統(tǒng)計描述子；

以特征點X為中心，半徑為r、r/2和r/4確立3個同心圓，將半徑為r和r/2兩圓圍成的圓環(huán)等分為16等分塊，計算局部紋理特征，形成49維局部紋理描述子；

融合49維二值紋理描述子和144維統(tǒng)計特征描述子，形成193維的RBT-OGMH特征描述子。

10.根據(jù)權(quán)利要求6或7或8或9所述用于基于特征狀態(tài)與全局一致性的快速圖像匹配系統(tǒng)，其特征在于：第四模塊的實現(xiàn)方式為，根據(jù)特征點的特征鄰域狀態(tài)，將基準(zhǔn)圖像I和模板圖像M中的特征點分別進(jìn)行分類，在同類內(nèi)進(jìn)行比較匹配；采用相似性度量，計算待匹配點對間的相似性度量距離，若度量距離滿足條件，則比較點對為候選匹配點對；

第五模塊的實現(xiàn)方式為，

設(shè)基準(zhǔn)圖像I中的特征點對應(yīng)的模板圖像M中匹配點滿足的仿射變換映射，將n對匹配點代入仿射變換矩陣，利用最小二乘解求得仿射變換系數(shù)矩陣β，輪流移出1對并分別計算匹配誤差對n-1個按照誤差波動大小從小到大進(jìn)行排序，取前m個對應(yīng)的匹配點對，重新計算仿射變換系數(shù)β，對剩下的n-m個點對帶入代入仿射變換矩陣計算匹配誤差err，如果|err|＞t則將相應(yīng)匹配點對剔除，重復(fù)以上過程直到誤差|err|≤t為止；閾值t代表經(jīng)過仿射變換后，兩幅圖像匹配點間容忍的最大距離差異。