[发明专利]一种地外天体巡视器的立体匹配方法

权利要求书

1.一种地外天体巡视器的立体匹配方法，其特征在于该方法的步骤包括：

S1、利用地外天体巡视器的左右相机获取地外天体场景的两幅图像，其中，左相机获得的图像定义为左图像，右相机获得的图像定义为右图像；

S2、分别对步骤S1中的左图像和右图像进行极线校正，对极线校正后的左图像构建L层金字塔，称为左金字塔，对极线校正后的右图像构建L层金字塔，称为右金字塔；

S3、对步骤S2中构建的左金字塔最高层即第L层的图像和右金字塔最高层即第L层的图像进行双向立体匹配，得到左金字塔第L层的视差图和右金字塔第L层的视差图；

S4、利用步骤S3得到的左金字塔第L层的视差图确定左金字塔第L-1层图像中所有像素点的视差搜索范围；利用步骤S3得到的右金字塔第L层的视差图确定右金字塔第L-1层图像中所有像素点的视差搜索范围；根据确定的左金字塔第L-1层图像中所有像素点的视差搜索范围对左金字塔第L-1层图像和右金字塔第L-1层图像进行从左到右的立体匹配，根据确定的右金字塔第L-1层图像中所有像素点的视差搜索范围对左金字塔第L-1层图像和右金字塔第L-1层图像进行从右到左的立体匹配，得到左金字塔第L-1层的视差图和右金字塔第L-1层的视差图；

S5、利用步骤S4得到的左金字塔第L-1层的视差图确定左金字塔第L-2层图像中所有像素点的视差搜索范围；利用步骤S4得到的右金字塔第L-1层的视差图确定右金字塔第L-2层图像中所有像素点的视差搜索范围；根据确定的左金字塔第L-2层图像中所有像素点的视差搜索范围对左金字塔第L-2层图像和右金字塔第L-2层图像进行从左到右的立体匹配，根据确定的右金字塔第L-2层图像中所有像素点的视差搜索范围对左金字塔第L-2层图像和右金字塔第L-2层图像进行从右到左的立体匹配，得到左金字塔第L-2层的视差图和右金字塔第L-2层的视差图；

循环进行；

S6、利用左金字塔第2层的视差图确定左金字塔第1层图像即极线校正后的左图像中所有像素点的视差搜索范围；利用右金字塔第2层的视差图确定右金字塔第1层图像即极线校正后的右图像中所有像素点的视差搜索范围；根据确定的左金字塔第1层图像中所有像素点的视差搜索范围对左金字塔第1层图像和右金字塔第1层图像进行从左到右的立体匹配，根据确定的右金字塔第1层图像中所有像素点的视差搜索范围对左金字塔第1层图像和右金字塔第1层图像进行从右到左的立体匹配，得到左金字塔第1层的视差图和右金字塔第1层的视差图；

所述的步骤S2中，L为自然数，取值为2～5；所述的金字塔为高斯金字塔；

所述的步骤S3中，所述对步骤S2中构建的左金字塔最高层即第L层的图像和右金字塔最高层即第L层的图像进行双向立体匹配的方法，具体步骤如下：

S31：提取左金字塔最高层图像中的SIFT特征点，称为左SIFT特征点，提取右金字塔最高层图像中的SIFT特征点，称为右SIFT特征点，并对提取的左SIFT特征点和右SIFT特征点进行匹配，得到n对匹配点；n对匹配点中的第i对匹配点对应在左金字塔最高层图像中的特征点坐标记为(x_i,y_i)，n对匹配点中的第i对匹配点对应在右金字塔最高层图像中的特征点坐标记为(x_i',y_i')，i＝0,1,…,n-1，n≥3；

S32：根据步骤S31中得到的n对匹配点中的第i对匹配点计算d_i＝x_i'-x_i，得到左金字塔最高层图像中的第i个特征点对应的空间点，其坐标记为(x_i,y_i,d_i)，左金字塔最高层图像中的n个特征点得到n个空间点，对左金字塔最高层图像中的n个特征点得到的n个空间点进行空间平面拟合，计算得到左金字塔最高层图像中所有像素点的视差搜索范围；

根据步骤S31中得到的n对匹配点中的第i对匹配点计算d_i'＝x_i-x_i'，得到右金字塔最高层图像中的第i个特征点对应的空间点，其坐标记为(x_i',y_i',d_i')，右金字塔最高层图像中的n个特征点得到n个空间点，对右金字塔最高层图像中的n个特征点得到的n个空间点进行空间平面拟合，计算得到右金字塔最高层图像中所有像素点的视差搜索范围；

S33：对左金字塔最高层图像中的所有像素点进行Census变换，得到左金字塔最高层图像中所有像素点的Census序列，对右金字塔最高层图像中的所有像素点进行Census变换，得到右金字塔最高层图像中所有像素点的Census序列；根据得到的左金字塔最高层图像中所有像素点的Census序列、右金字塔最高层图像中所有像素点的Census序列，在左金字塔最高层图像中所有像素点的视差搜索范围内，计算得到左金字塔最高层图像中所有像素点的匹配代价；根据得到的左金字塔最高层图像中所有像素点的Census序列、右金字塔最高层图像中所有像素点的Census序列，在右金字塔最高层图像中所有像素点的视差搜索范围内，计算右金字塔最高层图像中所有像素点的匹配代价；

S34：根据步骤S33得到的左金字塔最高层图像中所有像素点的匹配代价对左金字塔最高层图像中所有像素点进行匹配代价聚合，得到左金字塔最高层图像的匹配代价聚合值，根据得到的左金字塔最高层图像的匹配代价聚合值得到左金字塔最高层图像的初始视差图；根据步骤S33得到的右金字塔最高层图像中所有像素点的匹配代价对右金字塔最高层图像中所有像素点进行匹配代价聚合，得到右金字塔最高层图像的匹配代价聚合值，根据得到的右金字塔最高层图像的匹配代价聚合值得到右金字塔最高层图像的初始视差图；

S35：对步骤S34得到的左金字塔最高层图像的初始视差图进行亚像素视差计算，得到左金字塔最高层图像的亚像素视差图；对步骤S34得到的右金字塔最高层图像的初始视差图进行亚像素视差计算，得到右金字塔最高层图像的亚像素视差图；然后对得到的左金字塔最高层图像的亚像素视差图和右金字塔最高层图像的亚像素视差图经过左右一致性检测处理，得到左金字塔最高层图像的视差图和右金字塔最高层图像的视差图。