一、NCC的基礎(chǔ)概念

??NCC（normalized?cross?correlation）算法，歸一化互相關(guān)匹配法，是基于圖像灰度信息的匹配方法。

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??圖像匹配的方法主要有三種：基于灰度，基于特征，基于變換域。

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二、公式介紹

??NCC算法的基礎(chǔ)理論來可以講，是將圖像的相似性歸結(jié)為2個(gè)向量的相似性。假如?a為向量1,b為向量2,根據(jù)點(diǎn)乘的定義得到

若?a與b相似,則它們的方向基本相同,其夾角近似為0,即cosθ≈1,這樣,就可以根據(jù)cosθ的值判斷2個(gè)向量的相似性。

??將其推廣到多維的圖像檢測，則假設(shè)待搜索圖像S的尺寸為M?*?M，模板r的尺寸為N?*?N（M>>N）。其中M，N代表圖像象素。模板T在圖像S上平移，搜索窗口所覆蓋的子圖記作S（i，j）．(i,j)為子圖的左上角頂點(diǎn)在搜索圖S中的坐標(biāo)。通過相關(guān)函數(shù)計(jì)算子圖與實(shí)時(shí)圖的灰度相關(guān)值。對搜索圖自上面下、自左面右遍歷搜索，記錄下每一個(gè)子圖位置的互相關(guān)值。互相關(guān)值最大的子圖位置即為匹配位置。

??在實(shí)際匹配應(yīng)用中，搜索圖和模板的相似性是通過度量函數(shù)來度量的，則歸一化積相關(guān)匹配算法可定義為：

?

R(u,v)為點(diǎn)(u,v)處的NCC系數(shù);M×N為匹配模板的大小;xi+u,j+v,yi,j分別為參加匹配的2幅圖像中(i+u,j+v),(i,j)處的灰度值。R(u,v)的值越大,這2幅圖像越相似。因此,可以根據(jù)R(u,v)值的大小判斷2幅圖像的相度。

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{

每個(gè)尺寸點(diǎn)為一個(gè)單位向量，因此這個(gè)方程為每個(gè)點(diǎn)相對位置的兩個(gè)點(diǎn)的的余弦值，這個(gè)值代表著兩點(diǎn)的相似度。把這個(gè)余弦值累乘，就是兩個(gè)圖像的相似度了。

}

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三、舉例說明

??景象匹配實(shí)際上是比較?2?幅圖像的相似性。也可以把圖像展開為向量?,?這樣?,?就可以歸結(jié)為比較?2?個(gè)向量的相似性。根據(jù)向量點(diǎn)乘的定義a?·?b?=?|?a?|?·?|?b?|?·?cos?θ?.?若?2?個(gè)向量相似?,?則它們的方向相同?,?其夾角為?0?,?因此?,?可以根據(jù)?cos?θ?的值來判斷?2?個(gè)向量的相似性。把其推廣到二維圖像中?,?則下列式中

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R?(u,?v)?為位置點(diǎn)?(?u,?v)?的歸一化互相關(guān)系數(shù)?;?N?1?×N?2?為匹配模板的大小?;?x?（i?+?u,?j?+?v）?,?y（i,?j）?分別為需匹配的?2?幅圖像中(?i+?u,?j?+?v)?,?(?i,?j)?處的灰度值。?R?(?u,?v)?的值越大?,2?幅圖像越相似。

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?

?

四、NCC算法特點(diǎn)

??這種方法的優(yōu)點(diǎn)是抗白噪聲干擾能力強(qiáng)，且在灰度變化及幾何畸變不大的情

況下精度很高，它的這種優(yōu)點(diǎn)非常突出，但該方法受局部光照變化的影響，且匹

配速度較慢。

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五、NCC閑談

??在進(jìn)行圖片采集的時(shí)候，應(yīng)該先進(jìn)行聚焦。

??聚焦的步驟：首先，把圖片設(shè)定為黑白圖，然后通過粗聚焦，得到清晰地大概位置，然后再縮小范圍（在粗聚焦得到的函數(shù)曲線的峰值附近）進(jìn)行精聚焦，得到細(xì)聚焦函數(shù)曲線；

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可用卷積積分來使函數(shù)更平滑。

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??當(dāng)遇到圖像有旋轉(zhuǎn)的時(shí)候如何呢？可以在原本目標(biāo)中選一個(gè)參考區(qū)域，通過實(shí)時(shí)監(jiān)控該區(qū)域內(nèi)圖像，讓圖像進(jìn)行一定角度的實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)變，實(shí)現(xiàn)與實(shí)際監(jiān)控圖片的實(shí)時(shí)鎖定。通過這種方法，可以得到整張圖片的旋轉(zhuǎn)角度，并且，極大的降低了運(yùn)算量。

【作者】?孫卜郊；?周東華；

【Author】?SUN?Bo-jiao,ZHOU?Dong-hua(Department?of?Automation,Tsinghua?University,Beijing?100084,China)

【機(jī)構(gòu)】?清華大學(xué)自動化系；

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總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的NCC算法简述的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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