[发明专利]一种局部几何结构约束的城区宽基线影像特征点匹配方法

权利要求书

1.一种局部几何结构约束的城区宽基线影像特征点匹配方法，其特征在于：包括如下步骤：

S1：提取参考影像和搜索影像的点特征和直线特征，并根据其获取每个特征点的局部几何结构信息；

S2：根据局部几何结构信息，构建特征点支撑区域；

S3：根据特征点支撑区域，获取特征区域，并根据其获取特征描述符；

S4：根据特征描述符，使用改进的最邻近距离比值NNDR方法，进行特征点初匹配，并结合随机抽样一致RANSAC方法，获取初匹配集合和立体像对之间的基础矩阵；

S5：对于步骤S4中未匹配成功且具有至少两个几何结构方向的特征点，根据立体像对之间的基础矩阵估计核线几何关系，构建双重核线约束的结构自适应特征点匹配方法进行二次匹配，获取二次匹配集合；

S6：根据步骤S4和S5获得的初匹配集合和二次匹配集合，对仍未成功匹配的特征点进行特征点匹配扩展，获取扩展匹配集合；

S7：合并初匹配集合、二次匹配集合以及扩展匹配集合，并使用RANSAC方法剔除所有匹配集合的错误匹配，获取最终匹配集合；

所述步骤S2中，若当前特征点具有三个及以上几何结构方向，选择其中任意两个满足夹角要求α∈[θ,π-θ]的几何结构方向，其中，θ为夹角阈值，并在对应的几何结构方向上寻找显著点；将对应两个几何结构方向上的显著点和特征点构成的平行四边形区域，作为特征点支撑区域；若在一个几何结构方向上存在多个显著点，则每个显著点分别用于构建特征点支撑区域，得到多个特征点支撑区域；若当前特征点具有两个几何结构方向，在对应的几何结构方向上寻找显著点，以特征点为中心，在当前几何结构方向的反方向寻找显著点的对称点作为虚拟显著点，并根据显著点、虚拟显著点和特征点构建特征点支撑区域；若当前特征点具有少于两个几何结构方向，输出无法构建特征点支撑区域。

2.根据权利要求1所述的局部几何结构约束的城区宽基线影像特征点匹配方法，其特征在于，所述步骤S1包括如下步骤：

S1-1：以当前特征点为中心，确定局部邻域，并提取与局部邻域相交的非平行的直线特征；

S1-2：以当前特征点为原点，选择与步骤S1-1中提取的邻域直线特征平行的方向向量作为该特征点的几何结构方向；

S1-3：在每个几何结构方向上，选择方向与当前几何结构方向一致且最长的直线特征，将该直线特征的长度作为该几何结构方向的向量长度，得到当前特征点的局部几何结构信息；

S1-4：遍历每个特征点，得到每个特征点的局部几何结构信息。

3.根据权利要求2所述的局部几何结构约束的城区宽基线影像特征点匹配方法，其特征在于，所述步骤S3包括如下步骤：

S3-1：遍历所有特征点，提取存在多个特征点支撑区域的特征点，将其拆分成不同的特征点并对应分配一个特征点支撑区域；

S3-2：将每个特征点的平行四边形的特征点支撑区域归一化得到正方形的特征区域；

S3-3：将特征区域划分为16个子区域，并在每个子区域内计算8个方向的梯度方向直方图，得到128维特征描述符，并对特征描述符进行归一化处理。

4.根据权利要求3所述的局部几何结构约束的城区宽基线影像特征点匹配方法，其特征在于，所述步骤S4包括如下步骤：

S4-1：计算参考影像上每个特征点的特征描述符与搜索影像上所有特征点的特征描述符的欧氏距离；

S4-2：对当前参考影像特征点，在搜索影像上寻找与其特征描述符的欧氏距离最近的特征点，并记录对应的最近欧氏距离；

S4-3：根据最近欧氏距离，计算初匹配距离阈值；

S4-4：从所有搜索影像特征点中寻找与当前参考影像特征点的特征描述符的距离小于初匹配距离阈值的特征点，若所有满足初匹配距离阈值约束的特征点对应于相同的搜索影像坐标，则将该搜索影像坐标对应的特征点视为当前参考影像特征点的匹配点；

S4-5：遍历所有参考影像特征点，重复步骤S4-2到S4-4，得到初匹配集合；

S4-6：使用RANSAC方法，剔除初匹配集合中的外点，得到更新后的初匹配集合和立体像对之间的基础矩阵。