[发明专利]一种用于月球车的三维立体重建方法

摘要

本发明提供了一种用于月球车的三维立体重建方法，该方法对原始立体像对进行核线校正，基于自适应相关系数方法生成候选匹配像元，组成右影像的候选匹配像元集，基于动态规划方法匹配整体影像，得到候选匹配像元最佳子集，并分别利用视差连续性、视差较同向性、匹配点序列方向一致性等作为约束条件进行判断，利用曲面拟合求解最佳匹配像元，得到最佳匹配像元，将最佳匹配像元集从核线影像上反投影回原始影像，然后利用立体像对的姿态参数进行前方交会获得三维点云完成三维重建；本发明极大的提升了影像密集匹配的可靠性，大大的减少了影像匹配的错误像元，进而提高了用于月球车的三维立体重建软件的可靠性。

主权项

一种用于月球车的三维立体重建方法，其特征在于，该重建方法具体步骤如下：步骤一：获取月球车的原始立体像对，分为左影像和右影像；步骤二：对步骤一得到的原始立体像对进行核线校正，使得左影像和右影像上的同名点位于同一行上；步骤三：针对左影像上的每一像元，基于自适应相关系数方法生成候选匹配像元，组成右影像的候选匹配像元集，具体如下：对于左影像每一行上的每一个像元，在其右影像相应核线上进行相关系数匹配，计算出右影像核线上设定视差范围内所有像元的相关系数，然后利用最大堆算法求得前N个相关系数最大的像元作为候选匹配像元，再定义一个相关系数最低阈值，去除掉N个候选像元中小于最低阈值的像元，将此时保留下的像元作为最终的候选匹配像元集；步骤四：针对左影像中的每一行像元，在步骤三得到的候选匹配像元集中，寻找其对应的最佳子集，具体过程如下：第1步：基于动态规划方法匹配整体影像，得到候选匹配像元最佳子集，具体如下：增加一个虚拟起点和虚拟终点，将虚拟起点和左影像一行中第一个像元对应的候选匹配像元集中的每一像元连接，将一行中最后一个像元对应的候选匹配像元集中的每一像元与虚拟终点进行连接，形成一个有向图，求得从虚拟起点到虚拟终点权重和最小的路径，该路径经过的候选匹配像元定义为候选匹配像元最佳子集；第2步：针对第1步得到的候选匹配像元最佳子集，进行匹配像元序列一 致性判断，具体如下：对左影像上一行的像元匹配的过程中采用从左到右的方向与候选匹配像元最佳子集中的像元进行匹配，计算最佳子集中每个像元的逆序数，然后取最大逆序数对应的像元，将其从候选匹配像元集中删除，同时删除其在左影像对应的像元；然后判断最佳子集中所有像元的逆序数是否都为0，若否，则返回第1步，重新获得最佳子集，若是，则将此时左影像上与最佳子集匹配成功的两像元定义为匹配像元对，进行下一步；第3步：视差较一致性判断；具体方法为：对于所有匹配像元对，统计出匹配像元对的正向视差较以及负向视差较，取其大者作为整体视差较，对于不满足整体视差较的匹配像元对，在候选匹配像元集中删除该候选匹配像元；然后判断剩余的匹配像元对是否都满足整体视差较，若否，则返回第1步，重新获得最佳子集；若是，则进行下一步；第4步：视差连续性判断，即定义一个阈值，判断最佳子集中相邻像元的视差较是否大于该阈值，如果大于，则在候选匹配像元集中删除相邻像元中的后者，返回第1步，重新获得最佳子集；如果小于，则进入步骤五；步骤五：针对左影像中的每一行对应的最佳子集，利用曲面拟合求解最佳匹配像元，得到最佳匹配像元；具体做法是：利用右影像上的最佳子集中设定邻域内的像元，计算出其与左影像中对应的像元的相关系数，将相关系数作为Z方向，拟合出二次抛物面，求的该抛物面最大Z值对应的X、Y值作为最佳匹配像元的坐标；步骤六：将最佳匹配像元集从核线影像上反投影回原始影像，然后利用立 体像对的姿态参数进行前方交会获得三维点云完成三维重建。