[发明专利]从关于建筑物场景的图像序列中确定海拔高度方向的方法

摘要

本发明公开了一种从关于建筑物场景的图像序列中确定海拔高度方向的方法，包括以下步骤：首先对该图像序列进行自动摄像机定标；同时抽取图像中边缘上的线段，其次对于每个跟踪点，在自动跟踪点出现的区间中的预抽取结果中寻找垂直线段，并利用计算机视觉技术从寻找到的垂直线段中得到三维空间所对应的直线，对于同一自动跟踪点得到的所有直线方向矢量进行聚类，得到这一跟踪点的直线方向矢量，然后再对所有的跟踪点的直线方向矢量进行聚类，得到图像序列的海拔高度方向。本方法针对现有技术的不足，提出一种结合图像序列定标信息自动寻找图像序列中的海拔高度方向的方法，该方法成本低，且对于大部分图像序列都能获得正确的海拔高度方向。

主权项

1.一种从关于建筑物场景的图像序列中确定海拔高度方向的方法，其特征在于包括以下步骤：1)首先对用户给定的图像序列进行摄像机自定标，得到每张图像的摄像机投影矩阵和若干跟踪点，一个跟踪点为所拍摄场景中的一个三维点，同时它在用户给定的图像序列中的某几张连续图像上有投影，并记录跟踪点在用户给定的图像序列中出现的图像子序列、以及每个跟踪点在用户给定的图像序列中出现的图像子序列中的每张图像上的像素位置；2)预处理用户给定的图像序列中的每张图像，首先进行边缘检测，抽取出图像中的所有边缘，然后使用直线段拟合所抽取出的每一条边缘，放入图像的边缘直线段集合；3)在步骤1)中得到的跟踪点集合中选取任意一个跟踪点P，并找出在用户给定的图像序列中出现跟踪点P的图像子序列{Ii|i＝1，..N}，图像子序列包含N张图像；4)对出现跟踪点P的图像子序列{Ii|i＝1，..N}中的每张图像Ii，从图像Ii的边缘直线段集合中，选取一条满足以下条件的直线段l(Ii)：直线段l(Ii)与图像竖直方向的夹角小于用户给定值α，与跟踪点P的距离最短且小于用户给定值β，如果选出了直线段l(Ii)，则将直线段l(Ii)加入集合A；5)如集合A中包含的直线段数量小于等于1，则无法计算跟踪点P在空间中对应的直线，返回步骤3)，重新选取另一个跟踪点继续进行操作；如集合A中包含的直线段数量大于等于2，则枚举出所有的由集合A中任意两条不同的直线段所构成的组合，对每一个组合根据该组合中的两条直线段各自所在图像的摄像机矩阵，并利用计算机视觉方法，求得每个组合中的两条直线段在三维空间中所唯一确定的直线L，并将直线L的方向矢量加入集合B；6)对集合B中的所有方向矢量，首先建立方向矢量的所有连接关系并计算每组方向矢量的连接关系的距离，在所有的连接关系建立完成之后，将得到的所有方向矢量的连接关系的距离排序，取所有方向矢量的连接关系的距离的中位数作为阈值对建立完成的连接关系使用AGNES聚类方法进行聚类，并选取聚类结果中的最大簇Bmax，计算该簇中所有的方向矢量的平均矢量，放入集合C中；7)重复步骤3)至步骤6)，直至处理完成给定的图像序列中所有的跟踪点P；如集合C为空，则对于给定的图像序列无法确定海拔高度方向；如集合C不为空，则对集合C中的所有方向矢量，首先建立方向矢量的所有连接关系并计算每组方向矢量的连接关系的距离，在所有的连接关系建立完成之后，将得到的所有方向矢量的连接关系的距离排序，取所有方向矢量的连接关系的距离的中位数作为阈值对建立完成的连接关系使用AGNES聚类方法进行聚类，并选取聚类结果中的最大簇Cmax，并求得该簇中的所有方向矢量的平均矢量V，并将平均矢量V投影至给定的图像序列中的任一张图像上，如平均矢量V在图像上的投影与该图像竖直向上方向的夹角小于90°，则平均矢量V为关于建筑物场景的图像序列中的海拔高度方向，否则平均矢量V的反方向为关于建筑物场景的图像序列中的海拔高度方向。