[发明专利]一种直线立体匹配方法

摘要

本发明提供一种直线立体匹配方法，能够对直线立体匹配中的遮挡问题和特征不确定性问题进行建模，对实现对直线间“一配一”、“一配多”或“多配多”在内的各种对应关系的求解。本发明方法对该问题进行求解的工作流程是：利用提取的直线特征从统计意义上恢复对应的投影直线→由恢复的投影直线生成所有直线特征编组→选取最可靠的直线特征编组作为匹配问题的解。本发明通过搜索有效边缘点估计投影直线端点的方法，可以提高投影直线段端点估计的可靠性；对恢复投影直线段进行特征编组，采用了图论中求解极大团的方法，利于实现；计算每个直线特征编组的可靠性，提高了匹配结果的正确性。

主权项

1.一种直线立体匹配方法，其特征在于，包括下述步骤：已知从不同视角获取的同一场景的两幅图像，分别记为左图像I₁和右图像I₂，它们的成像参数已知；对图像I₁和I₂进行边缘检测的结果分别为图像E₁和E₂，图像E₁和E₂中每个边缘点的灰度梯度相位已知；从左图像I₁中提取的直线特征的集合为L1={l1i|i=1,2,...,N1},]]>其中，任意一个线特征l₁ⁱ的端点分别为s_1，1ⁱ：(x_1，1ⁱ，y_1，1ⁱ)和s_1，2ⁱ：(x_1，2ⁱ，y_1，2ⁱ)，在l₁ⁱ上每隔3个像素长度取一个点，将这些点在I₁中的灰度梯度相位平均值记为θ₁ⁱ；从右图像I₂中提取的直线特征的集合为L2={l2i|i=1,2,...,N2},]]>其中，任意一个直线特征l₂ⁱ的端点为s_2，1ⁱ：(x_2，1ⁱ，y_2，1ⁱ)和s_2，2ⁱ：(x_2，2ⁱ，y_2，2ⁱ)，在l₂ⁱ上每隔3个像素长度取一个点，将这些点在I₂中的灰度梯度相位平均值记为θ₂ⁱ；第一步，利用直线特征集合恢复投影直线段对于任意一个直线特征lγi∈L1∪L2,]]>γ＝1或γ＝2，由它的两个已知端点计算的中点坐标记为(x_γ，0ⁱ，y_γ，0ⁱ)，长度记为d_γⁱ，经过它的直线记为l_γⁱ；由l_γⁱ恢复的投影直线段记为它的两个端点和到(x_γ，0ⁱ，y_γ，0ⁱ)的距离分别记为和由l_γⁱ恢复的过程等效为求解和的概率密度函数的过程；与的任意一个端点s~γ,qi(q=1,2)]]>相关的距离参数的概率密度函数求解步骤如下：第1步，搜索用于估计投影直线段端点的有效边缘点的有效边缘点是指在指定搜索范围内用于估计的端点位置的边缘点；有效边缘点的搜索范围包括空间搜索范围和灰度梯度相位搜索范围，由3个门限值来确定：T_h表示的有效边缘点到直线l_γⁱ的距离最大值；T_τ表示的两个相邻的有效边缘点在直线l_γⁱ上的投影间距离的最大值；T_θ指定的有效边缘点的灰度梯度相位搜索范围为[θ_γⁱ-T_θ，θ_γⁱ+T_θ]；将l_γⁱ的端点s_γ，qⁱ视为的第0个有效边缘点，记为(x⁽⁰⁾，y⁽⁰⁾)，它在直线l_γⁱ上的投影记为(x_p⁽⁰⁾，y_p⁽⁰⁾)，此时，xp(0)=x(0)=xγ,qi]]>且yp(0)=y(0)=yγ,qi;]]>搜索有效边缘点的方法由确定端点的有效边缘点的搜索范围和在搜索范围内选择有效边缘点两个步骤组成，它们被循环执行，直到确定的搜索范围内不再有边缘点被找到；第2步，计算与端点相关的距离参数的概率密度函数假定得到的n个有效边缘点，计算与相关的距离参数概率密度函数第一步恢复得到的所有投影直线段的集合记为L~1={l~1i|i=1,2,...,N1}]]>和L~2={l~2i|i=1,2,...,N2};]]>第二步，对恢复投影直线段进行特征编组通过生成一个投影直线段匹配关系图求解，生成的无向图记为G，方法包括下述步骤：第1步，生成投影直线段匹配关系图的节点计算中任意一条投影直线段与中任意一条投影直线段的对应关系测度；如果这个测度大于一个指定的门限，则判定它们是匹配的，并由和生成G的一个节点，节点属性等于这个测度；记生成的所有节点集合V＝{v_α|α＝1，2，…，M}，任意一个节点v_α的属性记为μ_α；第2步，判定投影直线段匹配关系图中任意两个节点间的连接关系任取集合V中的两个元素v_α和v_β，假定与它们相对应的投影直线段匹配对分别为和判定它们之间连接关系并计算连接边权重W(v_α，v_β)；第3步，生成直线特征编组并计算可靠性测度计算图G的所有极大团，记为Q＝{c_w|w＝1，2，…，N_Q}，任意一个极大团c_w是集合V的子集；利用每个极大团生成一个直线特征编组，计算该直线特征编组的可靠性测度为Ew=12Σvi∈cwΣvj∈cwW(vi,vj)·μi·μj;]]>第三步，选取最可靠的直线特征编组，确定提取的直线特征间的匹配关系按照下述方法生成直线特征编组关系图G_F：利用每个生成的直线特征编组生成图G_F的一个节点，节点属性等于相对应的直线特征编组的可靠性测度，如果任意两个直线特征编组中不包含相同的投影直线段，则在图G_F中连接它们对应的节点；计算图G_F的所有极大团，其中，每个极大团的能量等于该极大团中包含的所有节点的属性值之和，选取能量最大的极大团包含的直线特征编组作为最可靠的直线特征编组；在每个直线特征编组中，投影直线段之间的匹配关系是确定的，并且，这些恢复的投影直线段与提取的直线特征是一一对应的，从而，提取的直线特征间匹配关系也是确定的，结合已知的成像参数，依据摄影测量理论可以求解匹配的直线特征对应的三维直线段。