[发明专利]一种基于分级策略的影像直线特征匹配方法

权利要求书

1.一种基于分级策略的影像直线特征匹配方法，其特征在于包括以下步骤：

步骤a，对参考影像和待匹配影像分别提取直线段，包括进行边缘检测，将检测到的边缘链码进行筛选和拆分，得到近似为直线段的边缘，然后将近似为直线段的边缘拟合成直线段；

步骤b，将步骤a中得到的直线段分为长直线段和短直线段，计算长直线段的特征参数，根据特征参数对参考影像和待匹配影像的长直线段进行匹配，得到同名长直线段特征对，将未匹配成功的长直线段归为短直线段；

步骤c，利用步骤b所得的同名长直线段特征对作为控制基础，计算短直线段的关系描述符，实现短直线段的匹配。

2.根据权利要求1所述的基于分级策略的影像直线特征匹配方法，其特征在于：步骤a中，对检测到的每一条边缘链码进行筛选和拆分包括如下步骤，

步骤1.1，若边缘链码所包含的像素个数小于预设的阈值                                                ，则处理下一条边缘链码，否则进入步骤1.2；

步骤1.2，若边缘链码首尾端点之间的直线段所包含的像素个数小于预设的阈值，处理下一条边缘链码，否则进入步骤1.2；

步骤1.3，计算边缘链码上每个像素到边缘链码首尾端点之间的直线段的垂距，记录垂距最大值及边缘链码上相应的像素点；

步骤1.4，根据预设的阈值，若，则认为边缘链码是直线；否则，从像素点处将边缘链码分裂为两条边缘链码。

3.根据权利要求1或2所述基于分级策略的影像直线特征匹配方法，其特征在于：步骤b中，将直线段分为长直线段和短直线段的实现方式是，对参考影像和待匹配影像分别将所有直线段按从长到短进行排序，选择前条两两互不平行的直线段作为长直线段，其余直线段为短直线段，为预设的长直线段条数。

4.根据权利要求3所述基于分级策略的影像直线特征匹配方法，其特征在于：步骤b中，计算长直线段的顺时针方向值作为特征参数，得到参考影像的长直线段特征参数集和待匹配影像的长直线段特征参数集，其中，表示参考影像中长直线段的顺时针方向值，；表示待匹配影像中长直线段的顺时针方向值，；采用如下穷举搜索方法寻找同名长直线段特征对：

对于每一次遍历，假设长直线段特征参数集和中此次遍历的顺时针方向值分别为和，令，则按式（1）和式（2）计算，

                       （1）

    式（1）中，表示每次遍历时将长直线段特征参数集内的所有顺时针方向值分别减去角度得到的方向值所构成向量；

                    （2）

式（2）中，表示将向量内的元素转换到内；

再按照式（3），计算此次遍历下的方向差值向量，搜索方向差值向量中小于预设阈值的元素，记录搜索所得元素个数，

                （3）

式（3）中，表示将向量内的元素按值从小到大进行排序；

完成所有顺时针方向值的遍历后，把取最大值时所对应的方向对作为同名方向，同名方向对应的一对长直线段记为同名长直线段特征对。

5.根据权利要求4所述基于分级策略的影像直线特征匹配方法，其特征在于：步骤b中，长直线段的条数设置为使得匹配得到的同名长直线段特征对的数目满足的最小整数。

6.根据权利要求5所述基于分级策略的影像直线特征匹配方法，其特征在于：

步骤c中，对参考影像和待匹配影像中任一短直线段的关系描述符计算方法如下，

步骤2.1，计算短直线段与短直线段所在影像中每条长直线段的夹角；

步骤2.2，分别计算参考影像和待匹配影像上长直线段所在直线的交点和，以及参考影像中所有交点之间的距离总和与待匹配影像中所有交点之间的距离总和的比值；

步骤2.3，计算每个长直线段的交点到短直线段的距离，对于第二幅影像，每个交点到短直线段的距离乘以系数；

步骤2.4，如下公式（4），将步骤2.1所得夹角与步骤2.3所得距离合并，构成短直线段的关系描述符，

                            （4）

式（4）中，表示参考影像或待匹配影像中第条短直线段的关系描述符。

7.根据权利要求6所述基于分级策略的影像直线特征匹配方法，其特征在于：步骤c中，短直线段的匹配实现方式如下，

当参考影像中某条短直线段A与待匹配影像中某条短直线段B的关系描述符的向量中每个元素之差都小于预设阈值时，短直线段B作为短直线段A的候选同名短直线段；

对于参考影像中的任一条短直线段，若在待匹配影像中对应的候选同名短直线段数目为零，则认为没有相应的同名短直线段特征对；若待匹配影像中对应的候选同名短直线段数目为一，则得到一对同名短直线段特征对；若待匹配影像中对应的候选同名短直线段有多条，则利用已匹配得到的所有同名长直线段特征对和同名短直线段特征对估计影像之间的变换参数，选择最符合变换参数的候选同名短直线段，得到一对同名短直线段特征对。