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针对噪声敏感造成的SIFT特征匹配鲁棒性低问题,提出一种基于数据聚类的两阶段特征匹配方法.在满足特征匹配几何距离最邻近本质要求下扩展了kd数据结构,使其不但能够完成算术平均化匹配特征离线聚类,而且能够实现第1阶段聚类特征在线匹配.在此基础上,给出一种概率最优投票策略选择关键图像进行第2阶段匹配,最后合并两阶段属于关键图像的所有匹配特征对.实验结果表明,对于大量存在重叠关系的图像集合,该方法能够有效减少重复特征数量,降低噪声信息对特征匹配的干扰,极大地提高特征匹配的鲁棒性.