[发明专利]一种图像拼接岩壁重建的方法

权利要求书

1.一种图像拼接岩壁重建的方法，其特征在于，包括获取视频帧步骤、获取特征点步骤、特征点匹配步骤和图像拼接步骤；

获取视频帧步骤，从视频中截取若干个视频帧，获得视频帧对应的图像；

获取特征点步骤，包括图像预处理步骤、岩点标定步骤和特征点获取步骤；所述图像预处理步骤为对图像进行预处理操作；所述岩点标定步骤为对图像的岩点进行标定；所述特征点获取步骤为通过边缘特征提取法提取岩点边缘上的特征点；所述岩点为图像中具有不规则形状、易被抓取的物体；

特征点匹配步骤，通过匹配算法将两幅图像提取到的特征点进行特征匹配，直至每幅图像的特征点都与周围的图像特征点完成匹配；

图像拼接步骤，通过透视变换，确定重叠区域，通过拼接法将原图像变换到目的平面上进行拼接操作直至获得完整的岩壁重建图为止。

2.根据权利要求1所述的一种图像拼接岩壁重建的方法，其特征在于：所述获取视频帧步骤中截取若干个视频帧的具体方法为：设定一个单位截取视频帧的值，并将上述值为单位截取若干个视频帧。

3.根据权利要求1所述的一种图像拼接岩壁重建的方法，其特征在于：所述图像预处理步骤中对图像进行预处理操作的具体方法为对所有视频帧图像进行均值滤波，去除噪声。

4.根据权利要求1所述的一种图像拼接岩壁重建的方法，其特征在于：所述岩点标定步骤中对图像的岩点进行标定的具体方法为对每张图像一一进行标定，得到每个图像中标签；所述标签包括岩点的坐标和岩点的命名。

5.根据权利要求1所述的一种图像拼接岩壁重建的方法，其特征在于：所述边缘特征提取法包括以下步骤：

利用yolo网络训练标定特征，得到每个岩点的bounding box并对bounding box内的岩点进行图像灰度化；

使用Canny边缘算法检测bounding box得到每个岩点边缘的图像；

利用Shi-Tomasi角点检测方法得到岩点边缘上的角点，并通过自适应矩阵获得最佳角点即为特征点；

获取特征点的坐标和所处尺度及特征点的方向信息、大小及角度信息。

6.根据权利要求5所述的一种图像拼接岩壁重建的方法，其特征在于：所述利用Shi-Tomasi角点检测方法得到岩点边缘上的角点，并通过自适应矩阵获得最佳角点的具体方法为：

A1.通过局部窗口观察包含角点的图像，将局部窗口向各个方向移动(u,v)并计算所有灰度差异的总和：

E(u,v)＝∑_x,yw(x,y)[I(x+u,y+v)-I(x,y)]²；其中，x为，y为

其中I(x,y)是局部窗口的图像灰度，I(x+u,y+v)是移动后的图像灰度,w(x,y)是窗口函数；

A2.进行角点检测使E(u,v)的值最大，化简为

设自适应矩阵即

A3.利用自适应矩阵M来求角点，设自适应矩阵M的特征值为λ₁和λ₂,若矩阵M的两个特征值中较小的一个大于预设的阈值，则角点R＝min{λ₁,λ₂}；

A4.计算角点的质量，依据角点的质量的最大特征值设置为阈值，设置两个角点之间的最短欧式距离；

A5.去除低于阈值的角点；

A6.把剩下的角点按质量进行降序排列；

A7.选取降序排列后的第一个角点作为最佳角点并将与该角点的欧氏距离小于最短欧式距离的全部角点删掉；

A8.循环步骤A6-A7直至无法删除角点，返回全部最佳角点。

7.根据权利要求1所述的一种图像拼接岩壁重建的方法，其特征在于：所述特征点匹配步骤中通过匹配算法将两幅图像提取到的特征点进行特征匹配的具体方法为：使用KNN匹配算法将两幅图之间的特征点进行匹配，使用比率测试，即根据比较最近邻距离与次近邻距离的方法，距离比率小于预定的阈值时，可认为两个特征点匹配正确。