[发明专利]一种基于连通域分割的棋盘格图像快速特征匹配算法

权利要求书

1.一种基于连通域分割的棋盘格图像快速特征匹配算法，包含以下步骤：

(1)人工设计一幅带有标识图形的棋盘格图像，其中，标识图形位于棋盘格图像几何中心附近的某一个黑色方格中心，作为定位标识；然后使用待标定的双目摄像头拍摄两幅棋盘格图像；

(2)对拍摄的两幅图像进行二值化分割，二值化分割的阈值采用最大类间方差法获取或通过手动给定；

(3)选取5*5的对称结构元素，对二值化分割后的图像进行一次膨胀操作，目标图像dst每一点的像素值由下式表示：

dst(x,y)=max(x′,y′):element(x′,y′)≠0src(x+x′,y+y′),]]>

其中，src为输入的源图像，dst为输出图像，为膨胀操作所采用的模板的坐标范围，膨胀操作之后，黑色的棋盘格方块互相独立，白色方格块互相连通，经过膨胀操作之后的图像，仅含有两个白色块，一个是标识图形构成的白色块，另一个由所有棋盘格白色块连通得到的白色块；

(4)对步骤(3)中经过膨胀操作之后的图像，采用基于连通域的分割算法，将左右两视角图像进行分割，并对每个分割块进行编号标记；

(5)对分割之后的棋盘格图像进行遍历搜索，统计步骤(3)中的白色块经过连通操作之后，所有连通白色块的大小，即连通白色块包含的像素数，并记录对应的块标记，像素数较少的白色块即为目标标识图形，计算并保存标识图形的质心坐标，然后将标识图形填充为黑色，准备下一步的特征匹配；

(6)通过Harris角点检测算子检测两幅原始棋盘格图像的角点，并存储角点坐标；

所述Harris角点检测算子的检测方法主要包含以下步骤：

1)计算输入图像的方向导数I_x、I_y，然后根据计算结果进一步计算I_x²、I_xI_y、I_y²三个矩阵；

2)对I_x²、I_xI_y、I_y²进行高斯滤波，计算图像中每个点的自相关矩阵M：

M=exp-u2+v22σ2Ix2IxIyIxIyIy2,]]>

3)根据步骤(2)中的自相关矩阵M计算角点响应函数R，如下式所示：

R(x,y)＝det(M(x,y))-k*trace(M(x,y))²，

其中k＝0.05，trace为矩阵M的迹，记录R中的最大值，简记为R_max；

4)设置角点检测阈值T，将满足大于阈值和局部非极大值抑制两个条件的点确定为角点；

通过SSD相似性度量因子和标识图形的质心坐标对所检测到的角点进行匹配，利用得到的匹配对，求出基于棋盘格标定板的Homography矩阵，实现双目摄像头的标定。