[发明专利]利用激光标志点实现图像快速匹配的方法和装置

权利要求书

1.利用激光标志点实现图像快速匹配的方法，其特征在于步骤如下：

(1)摄像机标定：通过对两个摄像机分别进行标定求得两个摄像机的内外参数；

(2)进行目标图像采集：两个摄像机在同一个硬件触发信号控制下同步采集目标物体的图像，分别得到图像ImL和ImR；

(3)带激光标志点的目标图像采集：打开激光源，向目标物体发射激光，两个摄像机同步采集带激光标志点的目标图像，得到带激光标志点的两个图像Im1和Im2，其中激光标志点在两个图像上对应的图像点分别记作P1和P2；

(4)计算特征点坐标：对步骤(2)和步骤(3)得到的两组图像Im1和ImL及Im2和ImR分别求差值，得到P1和P2的图像坐标；

(5)设定匹配入口进行图像匹配：以P1和P2作为匹配的入口，通过P1和P2确定一个匹配的搜索区域，进而加速对图像上其他特征点的搜索速度，实现图像的快速匹配。

2.利用激光标志点实现图像快速匹配的方法，其特征在于：所述的步骤(5)通过P1和P2确定一个匹配的搜索区域，实现快速匹配的方法如下：

(1)在图像ImL中，将P1右侧相邻的点记为Q1，以Q1为中心创建一个大小为λ的窗口，用窗口内邻域像素的灰度值分布来表征该像素点Q1的灰度值Gr(Q₁)；

(2)在图像ImR中，将P2右侧相邻的点记为Q2，以Q2为中心创建同样大小的一个窗口，用窗口内邻域像素的灰度值分布来表征Q2的灰度值Gr(Q₂)；

(3)比较Gr(Q₁)和Gr(Q₂)，若二者的差值在阈值θ内，则(Q1，Q2)为一对匹配点；否则，继续判断Q2右侧的像素点，直到找到与Q1匹配的点，将此点记作Q2；

(4)用Q1代替P1，用Q2代替P2，重复步骤(1)-(3)，则可找到图像ImL中初始点P1右侧相同y坐标的所有的点在图像ImR中的匹配点；

(5)用同样方法搜索ImL中初始点P1左侧相同y坐标的所有点在ImR中的匹配点；

(6)再用同样方法沿y轴自上而下搜索匹配点，这样即可得到两幅图像ImL和ImR中所有的匹配点，实现了图像匹配。

3.根据权利要求1所述的利用激光标志点实现图像快速匹配的方法，其特征在于：所述的两个摄像机的光学参数完全相同，且两个摄像机水平放置，主轴平行。

4.根据权利要求1所述的利用激光标志点实现图像快速匹配的方法，其特征在于：所述的两个摄像机均能通过硬件外触发信号进行同步图像采集。

5.根据权利要求1所述的利用激光标志点实现图像快速匹配的方法，其特征在于：所述步骤(3)的激光光源采用普通的激光点光源，最简单的情况下，可采用激光笔实现。

6.一种利用激光标志点实现图像快速匹配的装置，其特征在于：包括第一摄像机C1、第二摄像机C2、激光源L和与上述两个摄像机相连接的主机PC，激光源L放置在上述两个摄像机基线的中心位置，激光源L的出射口与两个摄像机的镜头在同一个平面上，激光源L射出的激光能够打在目标物体上，形成一标志点，两个摄像机通过主机PC发出的同一个外触发信号对带有此标志点的目标物体进行同步图像采集，并将采集的目标图像送至主机PC进行计算和处理，实现图像的快速匹配。

7.根据权利要求5所述的利用激光标志点实现图像快速匹配的装置，其特征在于：所述的第一摄像机和第二摄像机的光学参数完全相同，且两个摄像机水平放置，主轴平行。

8.根据权利要求1所述的利用激光标志点实现图像快速匹配的方法，其特征在于：所述的两个摄像机均能通过硬件外触发信号进行同步图像采集。

9.根据权利要求5所述的利用激光标志点实现图像快速匹配的装置，其特征在于：所述的激光源上有开关，可以控制是否发射激光。

10.根据权利要求5所述的利用激光标志点实现图像快速匹配的装置，其特征在于：所述的激光光源采用普通的激光点光源，最简单的情况下，可用激光笔实现。

11.根据权利要求5所述的利用激光标志点实现图像快速匹配的装置，其特征在于：所述的主机实现图像的快速匹配的过程如下：

(1)摄像机标定：通过对两个摄像机分别进行标定求得两个摄像机的内外参数；

(2)进行目标图像采集：两个摄像机在同一个硬件触发信号控制下同步采集目标物体的图像，分别得到图像ImL和ImR；

(3)带激光标志点的目标图像采集：打开激光源，向目标物体发射激光，两个摄像机同步采集带激光标志点的目标图像，得到带激光标志点的两个图像Im1和Im2，其中激光标志点在两个图像上对应的图像点分别记作P1和P2；

(4)计算特征点坐标：对步骤(2)和步骤(3)得到的两组图像Im1和ImL及Im2和ImR分别求差值，得到P1和P2的图像坐标；

(5)设定匹配入口进行图像匹配：以P1和P2作为匹配的入口，通过P1和P2确定一个匹配的搜索区域，再利用区域匹配方法找到ImL和ImR中所有的匹配点，实现图像的快速匹配。