[发明专利]一种利用影像拓扑骨架的无人机影像快速匹配方法

权利要求书

1.一种利用影像拓扑骨架的无人机影像快速匹配方法，其特征在于，该方法包括：

1)顾及影像重要性的匹配顺序表构建方法；

2)基于影像拓扑连接的动态分层方法；

3)分层迭代提取影像拓扑骨架的方法；

4)基于影像拓扑骨架的匹配方法。

2.根据权利要求1所述的顾及影像重要性的匹配顺序表构建方法，其特征在于，包含以下几个步骤：

1)利用飞控数据(包括：无人机航拍时的地理坐标、高度及飞行姿态)及传感器的CCD尺寸确定每张影像的地面覆盖范围，并建立影像拓扑关系表：设s是参与匹配的影像集合，总数为n，x是s的一个子集，它包括s的一部分影像，影像序号为1～x。对于子影像p∈(s-x)，序号为x+1，如果x中的任意影像(点)q，与影像(点)p有重叠，则q与p为连接关系，影像(点)p相对于q的拓扑数为1，记为T_pq＝1，否则p与q为非连接关系，记为T_pq＝0。

2)将影像抽象为点，则影像拓扑结构用点集图表示为：V(G)＝{1，2，3...n}。将“拓扑连接”抽象为边，则影像拓扑结构用边集图表示为：E(G)＝{{i，j}(T_ij＝1，1≤i≤n，1≤j≤n)}。按照下式计算各影像的连接拓扑数T_i。

T_i＝Sum(T_ij)(1≤i≤n，1≤j≤n且j≠i)

3)以各影像的拓扑连接数(T_i)为权值(w_i)的参数(w_i＝f(T_i)(1≤i≤n)，n为影像数目)，根据各影像的w_i大小对影像集进行序列化，生成影像重要性序列表O。

3.根据权利要求1所述的基于影像拓扑连接的动态分层方法，其特征在于：第一层影像为影像拓扑连接数最多的影像，下一层影像集是当前层影像(集)的拓扑连接影像(集)。

4.根据权利要求1所述的分层迭代提取影像拓扑骨架的方法，其特征在于，包含以下几个步骤：

1)创建影像匹配顺序表OT，初始化为以拓扑数最多的影像I为初始待匹配影像，在O中搜索其对应的索引号Tem＝{O_I}，则OT＝{OT，Tem}。

2)确定待匹配影像的拓扑连接影像集合为V(GTem)＝{V¹_I，V²_I，V³_I…}，E(GTem)＝{{V¹_I，V²_I}，{V¹_I，V³_I}，{V²_I，V³_I}...}。并在O中搜索该连接影像集合的索引号为Tem＝{O¹_I，O²_I，O³_I…}，更新影像匹配顺序表为OT＝{OT，Tem}。删除该集合中任意影像间的连接拓扑，即：{T^I₁₂＝0，T^I₁₃＝0，T^I₂₃＝0…}。至此，影像拓扑骨架图更新为V(GS)＝V(G)，E(GS)＝E(G)-E(GTem)。

3)将OT中Tem集合的影像{V¹_I，V²_I，V³_I…}确定为待匹配影像，重复步骤2)，依次计算每张待匹配影像的拓扑连接影像的重要性，在表O中索引生成排序列表Tem’＝Tem1∪Tem2∪Tem3...，令Tem＝Tem’，则更新影像匹配顺序表为OT＝{OT，Tem}。更新拓扑骨架图为V(GS)＝V(G)，E(GS)＝E(GS)-E(GTem’)。

判断：如果某影像的拓扑连接影像集中包含与该影像同层或上层的影像(集)，则对应的拓扑连接影像(集)不参与重新排序，以上一步骤中确定的影像匹配顺序号为准。即，令：X∈Tem，Y＝{O¹_X，O²_X，O³_X…}∈Tem’，如果{Y}∈OT，则Tem’＝Tem’-{Y}。

4)重复步骤2)～3)，直到所有影像完成重新排序。

5.根据权利要求1所述的基于影像拓扑骨架的匹配方法，其特征在于：基于上述步骤建立的影像匹配顺序表OT，影像集OT(M)(1＜M≤n)依次作为目标影像，在影像拓扑骨架E(GS)中搜索与之有拓扑连接的待匹配影像(集){{OT(M)，OT(1)}，{OT(M)，OT(2)}...{OT(M)，OT(M-1)}}，进行特征点的相似度计算，与OT(M)没有拓扑连接关系的影像(集)不参与特征匹配。