基於幾何關係的直線匹配方法及系統的製作方法
2023-04-29 08:49:01
專利名稱：基於幾何關係的直線匹配方法及系統的製作方法
技術領域：
本發明涉及圖像處理領域，尤其涉及基於幾何關係的直線匹配方法及系統。
背景技術：
直線是三維世界中構成物體中重要幾何元素。從三維場景中獲得的二維圖像中物體的直線特徵仍然保留。不同視角下對同一場景拍攝的圖像中一部分直線保持不變或直線間具有一定的相關性，找到不同圖像中的對應的直線，利用直線之間的對應關係確定兩幅圖像間的匹配及變換關係有重要的意義。三維場景的恢復主要利用點及線將三維的物體目標等再現出來，匹配不同圖像中的直線是三維重建的重要基礎。直線匹配的方法主要採用極幾何約束進行初匹配，再利用相關法進行精匹配。極幾何約束方法是利用兩視角下獲得的圖像的幾何關係，建立了圖像點間的對應幾何變換關係，在一幅圖像中的點在另一視角的圖像中的幾何約束可通過基本矩陣表示，獲得圖像間的基本矩陣利用直線的兩個端點可得到另一視角圖像中滿足幾何約束的區域，屬於幾何約束的區域直線作為候選直線，完成粗匹配。精匹配採用相關的方法，選取直線鄰域內像素的灰度變化作為相似度實現匹配。採用極幾何約束的方法需要預先求取基本矩陣，基本矩陣的求取是採用匹配點對求線性方程的方法實現，在直線匹配前需要進行點匹配，直線匹配的精度受點匹配精度影響，匹配算法效率不高。
發明內容
針對現有技術中存在的上述問題，本發明提供了基於幾何關係的直線匹配方法及系統。本發明提供了基於幾何關係的直線匹配方法，包括步驟1，對若干個圖像進行直線檢測；步驟2，對從同一個圖像檢測到的直線進行投影變換；步驟3，求取同一個圖像檢測到的直線在投影面上形成的圓弧的交點；
步驟4，生成同一個圖像檢測到的直線的匹配特徵；步驟5，利用從各圖像檢測到的直線對應的匹配特徵進行直線匹配。在一個示例中，步驟1中，對圖像的邊緣進行檢測從而檢測出圖像中的直線。
1 (x, y)e L ,L ,L ,L L ,L在一個示例中，步驟2中，以圖像g(x y) = \『 2,, 3"的幾
|0其他
何中心作為坐標變換的中心點，投影中心為單位球面的中心點，其中L1, L2, L3, L L，Ln為同一個圖像中檢測到的直線。在一個示例中，步驟2中，設坐標變換中心點在圖像中的坐標為(qxQ qyQ)，同一圖像中檢測到的直線上任一點的坐標為(qx qy)，則投影變換關係為
權利要求
1.基於幾何關係的直線匹配方法，其特徵在於，包括 步驟1，對若干個圖像進行直線檢測；步驟2，對從同一個圖像檢測到的直線進行投影變換；步驟3，求取同一個圖像檢測到的直線在投影面上形成的圓弧的交點；步驟4，生成同一個圖像檢測到的直線的匹配特徵；步驟5，利用從各圖像檢測到的直線對應的匹配特徵進行直線匹配。
2.如權利要求1所述的基於幾何關係的直線匹配方法，其特徵在於，步驟1中，對圖像的邊緣進行檢測從而檢測出圖像中的直線。
3.如權利要求1或2所述的基於幾何關係的直線匹配方法，其特徵在於，步驟2中，1 (x,y)e L ,L ,L ,L L ,L以圖像g(x y) = <1 2 3"的幾何中心作為坐標變換的中心
-.(X1 y, Z1) ,CP1I (X2 ^2 Z2^WCPll (X3 少3 Z3),CP^2-.(X4 y4 z4),則圓弧的交(Ci^11 χ Ci^12) χ (Ci^11 χ C4)
6.如權利要求5所述的基於幾何關係的直線匹配方法，其特徵在於，步驟4包括 步驟41，選取弧線的交點所對應的在直線上的兩點之間距離最遠的坐標點pmaxl，Pfflax2,^iPmidx cImidv D的中點作為新的坐標變換中心點，並將同一圖像中檢測到的直線xy進行新的投影變換；；^此是坐標點Pmaxl，Pfflax2在X軸的中點， 是坐標點pmaxl，Pfflax2在Y 軸的中點；步驟42，求取坐標點pmaxl，Pfflax2在新的投影下所在圓弧的單位法向量，並將該單位法向量設置為參考向量；步驟43，計算同一圖像中檢測到的直線在新投影下的坐標向量與參考向量的夾角； 步驟44，將夾角進行排序後作為直線的匹配特徵。
7.如權利要求6所述的基於幾何關係的直線匹配方法，其特徵在於，步驟5中，利用距離最近準則對直線的匹配特徵進行匹配。
8.一種實現如權利要求1-7任意一項所述的基於幾何關係的直線匹配方法的系統。
全文摘要
本發明公開了基於幾何關係的直線匹配方法及系統。該直線匹配方法包括步驟1，對若干個圖像進行直線檢測；步驟2，對從同一個圖像檢測到的直線進行投影變換；步驟3，求取同一個圖像檢測到的直線在投影面上形成的圓弧的交點；步驟4，生成同一個圖像檢測到的直線的匹配特徵；步驟5，利用從各圖像檢測到的直線對應的匹配特徵進行直線匹配。本發明無需預先求取基本矩陣，避免了點匹配精度對直線匹配的精度的影響，提高了匹配算法的效率。
文檔編號G06T7/00GK102385750SQ20111016945
公開日2012年3月21日 申請日期2011年6月22日 優先權日2011年6月22日
發明者侯強, 周東華, 陳茂銀 申請人:清華大學