[发明专利]一种基于多尺度图像空间的多重约束线段提取方法

权利要求书

1.一种基于多尺度图像空间的多重约束线段提取方法，其步骤包括：

1)对一选取的目标图像，构建该目标图像的多尺度图像空间模型，然后对该尺度图像空间模型中每层图像进行线段提取，并存储到该层对应的内存向量空间；

2)将步骤1)提取的线段反投影映射到该目标图像，得到投影线段；然后将所提取线段及其投影线段构成一线段集合；

3)基于几何约束，对该线段集合进行优化并提纯；

4)对步骤3)处理后的线段集合进行基于灰度约束的二次优化；所述二次优化的方法为：

①将所述线段集合中在同一直线、方向一致且距离小于设定阈值的线段组合并为一条虚拟线段；②以构成该虚拟线段的两条线段中点以及连接该两条线段的中间点为三个中心像素，开辟3个3×3像素大小的灰度匹配窗口；③根据灰度匹配窗口间的灰度信息，采用归一化互相关算法对该虚拟线段进行判断并对线段集合进行二次优化；

5)对二次优化后的线段集合进行提纯并更新。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，构建该目标图像的多尺度图像空间模型，对每个尺度的图像进行线段提取的方法为：①根据设置的尺度空间因子对该目标图像进行降采样分层，得到一层低分辨率图像；②从当前层低分辨率图像中提取线特征，并存储到当前层对应的内存向量空间；③在不改变尺度空间因子情况下，重复①-②，直到达到设置的最大降采样次数。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于几何约束，对该线段集合进行优化并提纯的方法为：根据线段间的水平、垂直距离约束关系、角度约束关系，设置对应的水平、垂直距离以及角度阈值，以步骤1)所提取的线段为基准线段，对该线段集合中的其余线段进行几何关系比较，实现优化提纯并更新线段集合。

4.如权利要求1或3所述的方法，其特征在于，所述基于几何约束，对该线段集合进行优化并提纯的方法为：选取一基准线段l₁，其对应的起始坐标点为(x₁⁽¹⁾,y₁⁽¹⁾)、(x₂⁽¹⁾,y₂⁽¹⁾)，长度为length⁽¹⁾，l₂为一投影线段，其对应的起始坐标点为(x₁⁽²⁾,y₁⁽²⁾)、(x₂⁽²⁾,y₂⁽²⁾)，长度为length⁽²⁾，线段l₁中点与线段l₂中点之间的距离为两线段端点到彼此线段距离的平均值为D₂，两线段之间的夹角为θ；开辟一个内存向量空间/用于存储该线段集合；

a)对l₁、l₂进行水平距离约束关系判断：当D₁(length⁽¹⁾+length⁽²⁾)/2时，则判定l₂与l₁独立不相关，保留l₂并存储l₂为下次判断过程中的基准线段之一；当D₁≤(length⁽¹⁾+length⁽²⁾)/2时，则l₂与l₁相关，继续对l₂做垂直距离约束关系判断；

b)对l₁、l₂进行垂直距离约束关系判断：取垂直距离约束阈值ξ_d，当l₁和l₂两线段端点到彼此线段距离的平均值D₂≤ξ_d，则l₂与l₁强相关，优化合并l₂与l₁，并更新当ξ_dD₂≤3ξ_d，判定l₂为冗余或无效特征，剔除l₂并更新/当D₂3ξ_d，l₂与l₁独立不相关，保留存储l₂为下次判断过程中的基准线段之一，更新/

c)对l₁、l₂进行角度几何约束判断：取角度约束阈值ξ_θ，当l₂与l₁的关系为通过延长线相交时，则l₁与l₂进行步骤a)的水平距离几何关系、b)的垂直距离几何关系判断即可完成该两条线段间的约束优化；如果l₂与l₁非延长线上相交，则先对l₁、l₂进行步骤a)的水平距离几何关系、b)的垂直距离约束关系判断后，再做角度约束关系判断，即当l₂与l₁之间的夹角θξ_θ，判定l₂为误提取的伪直线，则剔除l₂；否则保留。