[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

说明书

技术领域

本发明属于计算机视觉、图像处理技术领域，特别涉及一种利用激光标志点实现图像快速匹配的方法和装置。

背景技术

图像匹配是计算机视觉和图像理解领域的研究热点之一，已广泛应用于多源图像数据融合、环境监测、目标识别、三维重建、医疗图像分析等多个领域。图像匹配是指把两个不同传感器对同一场景采集的两幅图像在空间上进行对准，以确定出这两幅图像之间相对转换的过程。

图像匹配主要有两种方法：基于灰度的匹配方法和基于特征的匹配方法。特征是图像内容最抽象的描述，与基于灰度的匹配方法相比，特征相对于几何图像和辐射度影响来说更不易变化，因而适应范围更广。

特征点匹配是图像匹配的核心和关键，也是难题之一。目前仍然没有统一可行的特征点匹配算法，通过极线约束和灰度相关方法可以解决部分特征点匹配问题，但是约束不够充分。不管对数据融合还是三维重建来说，误差的最大来源是匹配点寻找的误差，存在多义性。目前常用的寻找匹配点的方式是手动输入法，通过用户交互的方式手动选择特征点，误差较大。而减小匹配误差的关键在于减小匹配的多义性，尽可能得到精确的匹配点。

发明内容

本发明的技术解决问题：克服现有技术的不足，提供一种利用激光标志点实现图像快速匹配的方法和装置，利用激光单色性强、方向性好、亮度高的特点实现图像快速匹配，且具有工艺简单、操作方便、实时快速、精度高的优点。

本发明的技术解决方案：利用激光标志点实现图像快速匹配的方法，其步骤如下：

(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。

本发明的另一目的是提供一种利用激光标志点实现图像快速匹配的装置，其包括第一摄像机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。

本发明与现有技术相比的优点在于：本发明主要利用激光的准直性、单色性、高亮度的特点，通过两个摄像机进行同步图像采集，根据目标物体上的激光标志点进行特征点的匹配，而无需手工选择控制点，减少了误差，提高了匹配速度，并且具有工艺简单、操作方便、实时快速、精度高等优点。

附图说明

图1为未入射激光时两个摄像机采集图像的示意图；

图2为本发明利用激光标志点实现图像快速匹配的装置的原理图；

图2为本发明利用激光标志点实现图像快速匹配的方法的流程图。

具体实施方式

如图1、2所示，本发明的装置中，左摄像机C1和右摄像机C2主轴平行放置，分别与主机PC相连，由主机发出的同一个外触发信号进行同步。如图2所示，激光源L放置在C1和C2基线的中心位置，以保证L发出的激光点能够打在目标物体上，形成一激光标志点，而且该激光标志点能够同时被两个摄像机采集到。L的出射口与两个摄像机的镜头在同一个平面上，保证目标物体不被遮挡。图1所示为第一次采集图像，激光源关闭，直接采集目标物体图像；图2所示为第二次采集图像，激光源打开，两个摄像机同步采集射入激光标志点之后的目标物体图像。

上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。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。

如图3所示，本发明的方法具体实施步骤如下：

第一步，摄像机标定。用标定板对放置好的两个摄像机进行标定，求出其摄像机模型，即两个摄像机的内外参数；