[发明专利]一种基于角点引导的图像快速边缘匹配方法

摘要

本发明属于计算机立体视觉技术，涉及一种新的立体景象特征快速匹配方法。本发明的匹配步骤如下：使用Harris角点探测器和Canny边缘探测器分别提取左右两幅图像的角点和边缘，并对角点进行匹配；根据角点与边缘上最近点的距离大小，把待匹配边缘分为两类，采用已匹配角点作为约束实现边缘的匹配；采用边缘约束方法实现点的匹配。本发明充分利用了已匹配角点的信息作为约束，使匹配速度能够得到快速性的保障；采用边缘约束实现每个点的匹配，避免了单纯利用极线约束可能带来的误匹配问题。

主权项

1、一种基于角点引导的图像边缘快速匹配方法，其特征在于，匹配 步骤如下： 1.1、使用Harris角点探测器和Canny边缘探测器分别提取左右两 幅图像的角点和边缘，并对角点进行匹配； 1.2、利用已匹配的角点作为约束实现边缘的匹配，根据角点与边缘 上最近点的距离大小，把待匹配边缘分为以下两类： 角点附近的边缘，其距离小于等于4个像素； 离角点距离远的边缘，其距离大于4个像素； 1.2.1、匹配角点附近的边缘；在如此小的区域范围内不考虑反映在 图像上的变形，设角点c1和c2分别是两幅图像上的对应点即匹配点对， 采用下面的搜索方法进行边缘匹配，其具体步骤如下： 1.2.1.1、从角点c1和c2同时向8个方向即右、右上、上、左上、 左、左下、下、右下搜索，搜索的第1层有8个像素，搜索的第2层有 16个像素，第3层有24个像素，...，若搜索的第1层在某一个方向上同 时遇到边缘上的点，则该两条边缘是匹配边缘，搜索结束，否则继续向 外层搜索直到规定的搜索层数，搜索层数为4层，该步搜索得到角点c1 和c2附近的可能存在的匹配边缘，若该步搜索结束后仍然没有结果，说 明在该匹配角点附近没有匹配的边缘存在，继续进行步骤1.2.1.2； 1.2.1.2、按照步骤1.2.1.1所述的方法，在其他匹配角点对的附近 进行搜索，直到所有的已匹配角点对都在其附近搜索一遍，得到角点附 近的所有的可能匹配的边缘； 1.2.2、匹配离角点距离远的边缘；设角点c1和c2分别是左右图像 的一对匹配点，从左图像上的角点c1开始逐层分别向8个方向扩展搜索， 扩展范围是w/4、h/4两者的较小值，w、h分别是图像的像素宽度与高 度，当遇到未匹配的边缘L上的一点P1时，找到右图像上与P1位置对 应的点P，搜索以P为中心的一个小区域，该区域大小为3×3～7×7个 像素，搜索过程中利用极线约束、灰度相关约束的方法识别该区域内是 否有点P1的匹配点，若找到P1的匹配点Pr，则Pr所在的边缘R1就是 边缘L的匹配边缘，然后，继续往外扩展直到规定的扩展范围，找到在 上述扩展范围内所有可能的匹配边缘；对其他的匹配角点对也采用同样 的方法进行搜索，得到离角点距离远的可能匹配的边缘； 1.3、采用边缘约束方法实现点的匹配；其具体约束方法如下： 1.3.1、考虑左右图像中一对匹配的边缘L和R，角点约束得到了边 缘上的一对匹配点L[i]R[j]，称为参考匹配点对，利用该匹配点对并 根据顺序性约束引导L、R上其他点的匹配，引导方法是：在参考匹配点 对的上下邻域可能存在匹配点对L[i+1]R[j+1]与L[i-1]R[j-1]，考 虑到图像之间可能存在的一定形变，因此，L[i+1]可能与R[j+1+k]匹配， L[i-1]可能与R[j-1-k]匹配，k表示匹配边缘上的一个小的偏移，k的取 值为0和1，也就是说i+1的匹配点可能是j+1或j+2，i-1的匹配点可 能是j-1或j-2，同理，对于参考匹配点对的下一个邻域可能存在匹配点 对L[i+2]R[j+2]与L[i-2]R[j-2]，同样考虑到可能存在形变，因此， L[i+2]可能与R[j+2+p]匹配，L[i-2]可能与R[j-2-p]匹配，p表示匹配边 缘上的一个小的偏移，p的取值为-1、0和1，也就是说i+2的匹配点可 能是j+1、j+2或j+3，i-2的匹配点可能是j-1、j-2或j-3，处理完上 述邻域的点的匹配后，继续进行步骤1.3.2； 1.3.2、若有参考匹配点对L[i]R[j]，那么相对于参考匹配点对 在匹配边缘上向上偏移量为n的位置，n≥3，考虑图像之间可能存在形 变，因此，可能有L[i+n]R[j+n+d]，d是点j+n附近的匹配边缘上的 小的偏移范围，在该情况下，点i+n也可能对应到点j+n下面的几个点， 所以，d可能为负值，取d为-2～+2之间的整数，把候选匹配点限定在5 个像素内，再利用极线约束得到点的匹配，同理，相对于参考匹配点对 向下偏移量为m的位置，m≥3，可能存在L[i-m]R[j-m+d]，d是点j-m 附近的匹配边缘上的小的偏移范围，取d为-2～+2之间的整数，把候选 匹配点限定在5个像素内，再利用极线约束得到点的匹配，上述过程得 到该对边缘上的所有匹配点，继续步骤1.3.3； 1.3.3、同理，对其他的匹配的边缘对，重复进行步骤1.3.1与1.3.2， 直到所有的匹配的边缘处理完毕，得到所有的匹配点。