具体实施方式

这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本公开相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本公开的一些方面相一致的装置和方法的例子。

在介绍本申请的实施例之前，首先对本申请的专业名词和背景技术进行解释说明：

像素Pixel：图像中不可分割的单位或者是元素。不可分割的意思是它不能够再切割成更小单位抑或是元素，它是以一个单一颜色的小格存在。每一个点阵图像包含了一定量的像素，这些像素决定图像在屏幕上所呈现的大小。

样点Dot：样点可以是硬件设备最小的显示单元，而像素则既可是一个样点，又可是多个样点的集合。在扫描仪扫描图像时，扫描仪的每一个样点都是和所形成图像的每一个像素相对应的，因此扫描时设定的每英寸点数(Dots Per Inch，DPI)值与扫描形成图像的像素密度(Pixels Per Inch，PPI)值是相等的，此时两者可以划等号。

图像配准：将不同时间、不同传感器(成像设备)、或不同条件下(天候、照度、摄像位置和角度等)获取的两幅或多幅图像进行匹配、叠加的过程，是后续图像比对的基础。

在现有技术中，常用的图像配准方法可以包括：

1、基于灰度和颜色的直接配准；

2、特定印刷标记图案的配准；

3、基于边缘的配准；

4、基于特征提取的配准，比如尺度不变特征变换(Scale-invariant featuretransform，SIFT)等；

5、基于图像变换的配准，比如快速傅立叶变换(fast Fourier transform，FFT)。

在上述方案中，基于灰度和颜色的直接配准是将待配准图像的像素中的样点Dot(一个像素本身就代表一个样点)，与标准图像的像素中的样点进行逐一比对的方法，从而实现图像配准，其效率较低，例如，待配准图像包含M*N个样点(二维信号，M和N都作为变量)时，而将待配准图像的样点与标准图像的样点进行一一比对，其比对的次数很多，进而配准效率较低。

对于其他图像配准方法，也同样需要对所有像素进行处理，数据量较高，处理效率较低。

进一步地，在实际使用中，由于上述处理效率较低，难以满足高速印刷机的实时处理要求。

本申请针对上述技术问题，发明人的技术构思过程如下：现有技术是通过将待配准图像上的样点与标准图像上的样点进行一一比对的方式，计算量较大，如果将待配准图像和标准图像上的点连成垂直方向上的向量和水平方向上的向量，然后对待配准图像和标准图像各个方向上的线进行相关系数的确定，找到相关系数较大的垂直方向上的向量和水平方向上的向量，便可以确定出二维空间的匹配位置，从而完成图像配准，而这种方式便可以极大减少比对次数，进而提高配准效率。

下面通过具体实施例对本申请的技术方案进行详细说明。需要说明的是，下面这几个具体的实施例可以相互结合，对于相同或相似的概念或过程可能在某些实施例中不再赘述。下面将结合附图，对本申请的实施例进行描述。

图1为本申请实施例提供的图像配准方法实施例一的流程示意图。

步骤11、获取待配准图像。

其中，待配准图像上包括N乘以M个样点，N和M为正整数。

在本方案中，印刷机在进行图像配准时，通过内部扫描采集图像，采集到的图像即待配准图像。

可选的，待配准图像由若干个单一颜色的小格组成，即像素，而像素本身代表样点。

应理解，本申请实施例不对待配准图像的样式、颜色等做限制。例如，当待配准图像为圆形时，该待配准图像包含的样点数可以是包括：M行、N列，对应的样点数也应相应变化。

步骤12、对待配准图像进行双向投影，得到待配准图像的第一水平向量和第一垂直向量。

其中，第一水平向量为待配准图像在水平方向上M个样点的向量和构成长度为N的向量，第一垂直向量为待配准图像在垂直方向上N个样点的向量和构成长度为M的向量。

在本方案中，印刷机在印刷时，由于纸张运行后十分平稳、相机焦距和光源稳定，所以采集的图像质量好、形变小、噪音低、整体平移范围小，因此，在对待配准图像进行双向投影的步骤，其准确度较高，可以提高配准结果。

在本步骤中，已知待配准图像包括N乘以M个样点，以矩形为例，水平边上的样点数为N个，垂直边上的样点数为M个，即该矩形包括N行M列的样点。

可选的，双向投影可以包括水平投影和垂直投影。

也即，在一种可能的实现方式中，对待配准图像进行水平投影，可以得到第一水平向量；对待配准图像进行垂直投影，可以得到第一垂直向量。

具体的，对待配准图像进行水平投影，获得第一水平向量记为H1，可以认为待配准图像的长度为N(待配准图像的高度)，对待配准图像进行垂直投影，获得第一垂直向量记为V1，可以认为待配准图像的长度为M(待配准图像的宽度)。

步骤13、根据第一水平向量、第一垂直向量和预设标准图像，确定第一相关系数集合和第二相关系数集合。

其中，第一相关系数集合为待配准图像与预设标准图像的水平偏差位置的相关系数的集合，第二相关系数集合为待配准图像与预设标准图像的垂直偏差位置的相关系数的集合。

在本方案中，预设标准图像为预存的模板图像，可以是用户预先设置好的参照图像，该预设标准图像已经经过上述待配准图像类似的处理(结果为预设标准图像的第二水平向量和第二垂直向量)，具体为：

对预设标准图像进行上述步骤12类似的处理，可以包括两个步骤：

第1步、获取预设标准图像。

该预设标准图像可以是用户在若干个图像中选择的最标准的图像。

第2步、对预设标准图像进行双向投影，得到预设标准图像的第二水平向量和第二垂直向量。

其中，第二水平向量H0为预设标准图像在水平方向上M个样点的向量和构成长度为N的向量，第二垂直向量V0为预设标准图像在垂直方向上N个样点的向量和构成长度为M的向量。

在步骤13中，将待配准图像在预设标准图像上平移，采集两个图像的重叠区域，对该重叠区域待配准图像的第一水平向量、第一垂直向量、以及预设标准图像的第二水平向量和第二垂直向量进行水平向量与垂直向量的相关系数确定。

在一种可能的实现中，第二水平向量在一定范围内沿着第一水平向量平移，可以形成H0与H1重叠的部分；第二垂直向量在一定范围内沿着第一垂直向量平移，可以形成V0与V1重叠的部分。

其中，H0与H1重叠的部分对应有H0的元素(第一元素)和H1的元素(第二元素)，V0与V1重叠的部分对应有V0的元素(第三元素)和V1的元素(第四元素)。

进一步地，对H0的元素和H1的元素，或V0的元素和V1的元素进行相关系数的确定，该步骤可以通过欧式距离、曼哈顿距离、切比雪夫距离、闵可夫斯基距离、马氏距离、标准化欧氏距离、夹角余弦、汉明距离、杰卡德相似系数、相关距离、信息熵等公式得出。

例如，对第二水平向量中的元素和第一水平向量中的元素进行夹角余弦处理，可以得到一个相关系数，记为水平偏差位置的相关系数；对第二垂直向量中的元素和第一垂直向量中的元素进行夹角余弦处理，可以得到另一个相关系数，记为垂直偏差位置的相关系数。

其中，相关性越大，则相关系数越高，例如，夹角余弦处理之后的取值可以在0-1之间。

可选的，经过对所有的第二水平向量和第一水平向量、以及第二垂直向量和第一垂直向量中元素相关系数的确定后，可以得到第一相关系数集合，记录有待配准图像与预设标准图像的水平偏差位置的相关系数；可以得到第二相关系数集合，记录有待配准图像与预设标准图像的垂直偏差位置的相关系数。

步骤14、根据第一相关系数集合和第二相关系数集合，对待配准图像进行配准，得到目标配准位置。

在本步骤中，第一相关系数集合中的每个水平偏差位置的相关系数均代表一个第二水平向量和一个第一水平向量的相关性，第二相关系数集合中的每个垂直偏差位置的相关系数均代表一个第二垂直向量和一个第一垂直向量的相关性，根据水平、垂直两条线上的相关性大小的判断，便可以确定出待配准图像的最佳图像配准的水平偏差位置和垂直偏差位置。

进一步地，根据最佳图像配准的水平偏差位置和垂直偏差位置，完成待配准图像的配准，得到目标配准位置。

本申请实施例提供的图像配准方法，通过获取包括N乘以M个样点的待配准图像，并对待配准图像进行双向投影，得到待配准图像的第一水平向量和第一垂直向量，并根据第一水平向量、第一垂直向量和预设标准图像，确定第一相关系数集合和第二相关系数集合，之后根据第一相关系数集合和第二相关系数集合，对待配准图像进行配准，得到目标配准位置。该方法中，通过将待配准图像水平方向上的样点和垂直方向上的样点进行投影处理，大大减少了在印刷检测时针对图像配准的耗时，提高了图像配准的效率。

在上述实施例的基础上，图2为本申请实施例提供的图像配准方法实施例二的流程示意图。如图2所示，上述步骤13可以通过如下步骤实现：

步骤21、根据第一水平向量和第二水平向量，确定待配准图像与预设标准图像的水平偏差位置的第一相关系数集合。

其中，第一相关系数集合包括：向量长度为S的水平偏差位置的相关系数。

在本步骤中，第二水平向量在一定范围内沿着第一水平向量平移，可以形成H0与H1重叠的部分，将每个重叠的部分两个元素输入至向量计算公式(如，夹角余弦公式)，得到向量长度为S的水平偏差的相关系数。

可选的，该步骤可以具体可以通过如下两个步骤实现：

第1步、将第一水平向量沿着第二水平向量平移，得到向量长度为S的相互重合的第一元素和第二元素。

其中，当待配准图像与预设标准图像为矩形时，N和M即分别是两个图像的边，也是每个边上的样点数，则第一水平向量沿着第二水平向量平移时，可以得到相互重合的第一元素和第二元素。

第2步、根据向量长度为S的相互重合的第一元素和第二元素，得到向量长度为S的水平偏差的相关系数。

本申请实施例以夹角余弦公式为例进行详述，具体的，水平偏差位置的相关系数的计算公式为：

其中，x_i和y_i为向量长度为S的相互重合的第一元素和第二元素，i的取值为1，2，3，......S。

也即，第一元素和第二元素为第一水平向量和第二水平向量在平移过程中相互重合的部分。

具体的，第一相关系数集合cos(θ1)＝{coorH₁，coorH₂...coorH_X}，其中，coorH_X为第X个水平偏差位置的相关系数。

步骤22、根据第一垂直向量和第二垂直向量，确定待配准图像与预设标准图像的垂直偏差位置的第二相关系数集合。

其中，第二相关系数集合包括：向量长度为L的垂直偏差位置的相关系数。

在本步骤中，第二垂直向量在一定范围内沿着第一垂直向量平移，可以形成V0与V1重叠的部分，将每个重叠的部分两个元素输入至向量计算公式(如，夹角余弦公式)，得到垂直偏差位置的第二相关系数。

可选的，该步骤可以具体可以通过如下两个步骤实现：

第1步、将第一垂直向量沿着第二垂直向量平移，得到向量长度为L的相互重合的第三元素和第四元素。

该过程的具体执行参照上述步骤21。

也即，第三元素和第四元素为第一垂直向量和第二垂直向量在平移过程中相互重合的部分。

第2步、根据向量长度为L的相互重合的第三元素和第四元素，得到向量长度为L的垂直偏差的相关系数。

本申请实施例以夹角余弦公式为例进行详述，具体的，垂直偏差位置的相关系数的计算公式为：

其中，a_j和b_j为向量长度为L的相互重合的第一元素和第二元素，j的取值为1，2，3，......L。

例如，第二相关系数集合cos(θ2)＝{coorH₁，coorH₂...coorH_Y}，其中，coorH_Y为第Y个垂直偏差位置的相关系数。

应理解，本实施例不对步骤21和步骤22的执行顺序做限定。

本申请实施例提供的图像配准方法，通过根据第一水平向量和第二水平向量，确定待配准图像与预设标准图像的水平偏差位置的第一相关系数集合，并根据第一垂直向量和第二垂直向量，确定待配准图像与预设标准图像的垂直偏差位置的第二相关系数集合。该方法中，通过对第一相关系数集合和第二相关系数集合的确定，为后续提高图像配准的效率和准确度提供了基础。

在上述实施例的基础上，图3为本申请实施例提供的图像配准方法实施例三的流程示意图。如图3所示，上述步骤14可以通过如下步骤实现：

步骤31、根据向量长度为S的水平偏差的相关系数，确定出第一相关系数集合中的最大值所在的第一位置。

在本步骤中，在第一相关系数集合中，找到水平偏差位置的相关系数中的最大值，例如，第X个水平偏差位置的相关系数，即第一位置。

其中，该最大值表示待配准图像与预设标准图像在水平方向上移动，两个图像重合时，相关性最高的样点所在的行的组合。

步骤32、根据向量长度为L的垂直偏差的相关系数，确定出第二相关系数集合中的最大值所在的第二位置。

在本步骤中，在第二相关系数集合中，找到垂直偏差位置的相关系数中的最大值，例如，第Y个水平偏差位置的相关系数，即第二位置。

其中，该最大值表示待配准图像与预设标准图像在垂直方向上移动，两个图像重合时，相关性最高的样点所在的列的组合。

步骤33、根据第一位置和第二位置，确定待配准图像的第一目标样点所在第一目标位置。

在该步骤中，根据相关性最高的样点所在的行和列，便可以确定出待配准图像的第一目标样点。

步骤34、根据第一目标位置，对待配准图像进行配准，得到目标配准位置。

在本步骤中，找到预设标准图像中的某个样点与待配准图像中的某个样点的相似度最高，基于此，利用预设标准图像对待配准图像进行配准，得到目标配准位置。

此外，基于垂直偏差和水平偏差相关系数的队列的平均值，当平均值小于一定阈值时，可以初步判断待配准图像是否有显著的印刷错误。

除配准外，在垂直偏差和水平偏差相关系数的队列中搜索较小值，可以初步判断显著印刷错误的位置。

本申请实施例提供的图像配准方法，通过根据向量长度为S的水平偏差位置的相关系数，确定出第一相关系数集合中的最大值所在的第一位置，并根据向量长度为L的垂直偏差位置的相关系数，确定出第二相关系数集合中的最大值所在的第二位置，之后根据第一位置和第二位置，确定待配准图像的第一目标样点所在第一目标位置，最后根据第一目标位置，对待配准图像进行配准，得到目标配准位置。该方法从图像的水平方向和垂直方向的相关系数的最大值出发，使得准确且快速的定位到图像配准的最大相关性的位置。

在上述方法实施例的基础上，图4为本申请实施例提供的图像配准装置的结构示意图。如图4所示，该图像配准装置包括：获取模块41、处理模块42、确定模块43和配准模块44；

获取模块41，用于获取待配准图像，待配准图像上包括N乘以M个样点，N和M为大于或等于1的正整数；

处理模块42，用于对待配准图像进行双向投影，得到待配准图像的第一水平向量和第一垂直向量，第一水平向量为待配准图像在水平方向上M个样点的向量和，第一垂直向量为待配准图像在垂直方向上N个样点的向量和；

确定模块43，用于根据第一水平向量、第一垂直向量和预设标准图像，确定第一相关系数集合和第二相关系数集合，第一相关系数集合为待配准图像与预设标准图像的水平偏差位置的相关系数的集合，第二相关系数集合为待配准图像与预设标准图像的垂直偏差位置的相关系数的集合；

配准模块44，用于根据第一相关系数集合和第二相关系数集合，对待配准图像进行配准，得到目标配准位置。

在本申请实施例一种可能的设计中，获取模块41，还用于获取预设标准图像；

处理模块42，还用于对预设标准图像进行双向投影，得到预设标准图像的第二水平向量和第二垂直向量，第二水平向量为预设标准图像在水平方向上M个样点的向量和，第二垂直向量为预设标准图像在垂直方向上N个样点的向量和。

在本申请实施例另一种可能的设计中，双向投影包括：水平投影和垂直投影；

相应的，处理模块42，对待配准图像进行双向投影，得到待配准图像的第一水平向量和第一垂直向量，具体用于：

对待配准图像进行水平投影，得到第一水平向量；

对待配准图像进行垂直投影，得到第一垂直向量。

在本申请实施例再一种可能的设计中，确定模块43，具体用于：

根据第一水平向量和第二水平向量，确定待配准图像与预设标准图像的水平偏差位置的第一相关系数集合，第一相关系数集合包括：向量长度为S的水平偏差位置的相关系数；

根据第一垂直向量和第二垂直向量，确定待配准图像与预设标准图像的垂直偏差位置的第二相关系数集合，第二相关系数集合包括：向量长度为L的垂直偏差位置的相关系数。

可选的，确定模块43，根据第一水平向量和第二水平向量，确定待配准图像与预设标准图像的水平偏差位置的第一相关系数集合，具体用于：

将第一水平向量沿着第二水平向量平移，得到向量长度为S的相互重合的第一元素和第二元素；

根据向量长度为S的相互重合的第一元素和第二元素，得到向量长度为S的水平偏差的相关系数。

可选的，确定模块43，根据第一垂直向量和第二垂直向量，确定待配准图像与预设标准图像的垂直偏差位置的第二相关系数集合，具体用于：

将第一垂直向量沿着第二垂直向量平移，得到向量长度为L的相互重合的第三元素和第四元素；

根据向量长度为L的相互重合的第三元素和第四元素，得到向量长度为L的垂直偏差的相关系数。

在本申请实施例还一种可能的设计中，配准模块44，具体用于：

根据向量长度为S的水平偏差的相关系数，确定出第一相关系数集合中的最大值所在的第一位置；

根据向量长度为L的垂直偏差的相关系数，确定出第二相关系数集合中的最大值所在的第二位置；

根据第一位置和第二位置，确定待配准图像的第一目标样点所在第一目标位置；

根据第一目标位置，对待配准图像进行配准，得到目标配准位置。

本申请实施例提供的图像配准装置，可用于执行上述实施例中图像配准方法对应的技术方案，其实现原理和技术效果类似，在此不再赘述。

需要说明的是，应理解以上装置的各个模块的划分仅仅是一种逻辑功能的划分，实际实现时可以全部或部分集成到一个物理实体上，也可以物理上分开。且这些模块可以全部以软件通过处理元件调用的形式实现；也可以全部以硬件的形式实现；还可以部分模块通过处理元件调用软件的形式实现，部分模块通过硬件的形式实现。此外这些模块全部或部分可以集成在一起，也可以独立实现。这里所述的处理元件可以是一种集成电路，具有信号的处理能力。在实现过程中，上述方法的各步骤或以上各个模块可以通过处理器元件中的硬件的集成逻辑电路或者软件形式的指令完成。

图5为本申请实施例提供的印刷机的结构示意图。如图5所示，该印刷机可以包括：处理器50、存储器51及存储在该存储器51上并可在处理器50上运行的计算机程序指令。

处理器50执行存储器51存储的计算机执行指令，使得处理器50执行上述实施例中的方案。处理器50可以是通用处理器，包括中央处理器CPU、网络处理器(networkprocessor，NP)等；还可以是数字信号处理器DSP、专用集成电路ASIC、现场可编程门阵列FPGA或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。

可选的，该印刷机还可以包括：收发器52。

存储器51和收发器52通过系统总线与处理器50连接并完成相互间的通信，存储器51用于存储计算机程序指令。

收发器52用于和其他设备进行通信，该收发器52构成通信接口。

可选的，在硬件实现上，上述图4所示实施例中的获取模块41对应于本实施例中的收发器52。

系统总线可以是外设部件互连标准(peripheral component interconnect，PCI)总线或扩展工业标准结构(extended industry standard architecture，EISA)总线等。系统总线可以分为地址总线、数据总线、控制总线等。为便于表示，图中仅用一条粗线表示，但并不表示仅有一根总线或一种类型的总线。

本申请实施例提供的印刷机，可用于执行上述实施例中图像配准方法对应的技术方案，其实现原理和技术效果类似，在此不再赘述。

本申请实施例还提供一种运行指令的芯片，该芯片用于执行上述实施例中图像配准方法的技术方案。

本申请实施例还提供一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质中存储有计算机指令，当该计算机指令在计算机上运行时，使得计算机执行上述实施例中图像配准方法的技术方案。

本申请实施例还提供一种计算机程序产品，包括计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时用于执行上述实施例中图像配准方法的技术方案。

上述的计算机可读存储介质可以是由任何类型的易失性或非易失性存储设备或者它们的组合实现，如静态随机存取存储器(SRAM)，电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)，可擦除可编程只读存储器(EPROM)，可编程只读存储器(PROM)，只读存储器(ROM)，磁存储器，快闪存储器，磁盘或光盘。可读存储介质可以是通用或专用计算机能够存取的任何可用介质。

应当理解的是，本公开并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本公开的范围仅由所附的权利要求书来限制。