一種針對特定平面圖形的快速角點匹配方法組成比例

本發明專利技術提供了一種針對特定平面圖形的快速角點匹配方法，包括步驟：（1）制作特定棋盤格圖紙，布置在單色環境的平面上。（2）對圖像進行灰度化及相應預處理工作。（3）通過harris角點檢測算子進行角點檢測，分別獲取兩張圖像的角點坐標。（4）通過自定義的方向向量和先驗匹配點坐標差范圍進行角點匹配。（5）以SSD作為相似度評價指標，進一步提高匹配角點的精度。該方法具有匹配速度快，精度高，誤匹配率低的優點。本發明專利技術可用于求取雙目攝像機針對該平面的單應矩陣。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及圖像配準領域，具體涉及一種針對特定平面圖形的特征點匹配方法。
技術介紹
圖像配準屬于計算機視覺領域的一個研究熱點問題，是對攝像機在不同時間、不同視角等條件下獲取的兩幅或多幅圖像進行匹配融合。其中常用的方法有基于灰度的圖像配準和基于特征的圖像配準。基于特征的圖像配準中，特征主要針對點特征。基于點特征的圖像配準，其實現步驟主要分為特征點的提取和特征點的匹配，再通過匹配點對來建立空間幾何變換模型，實現圖像配準。在多視覺幾何應用中，常常需要計算兩臺或多臺攝像機基于同一平面的單應矩陣，以此來確定攝像機之間的幾何位置關系。若使用DLT(直接線性變換)算法計算單應矩陣，則首先需要已知若干對基于某一外平面的匹配點。因此，需要一種簡單易實現、匹配精度高、誤匹配率低的方法來完成特征點的匹配工作。為了自動完成兩臺攝像機針對同一外平面的特征點匹配工作，本專利技術設計了一種便于角點提取的特殊棋盤格平面圖形，通過角點檢測算法提取角點，并使用自定義的方向向量和先驗坐標差進行角點匹配，再使用SSD(差的平方和)作為相似度檢測標準，對初匹配的坐標點進行優化，得到更精確的匹配點坐標對。
技術實現思路
本專利技術提出了，與現有的特征點匹配方法相比，具有簡單易實現、匹配精度高、誤匹配率低的特點。本專利技術至少采用如下技術方案之一實現。，其包括如下步驟:(I)制作一張棋盤格平面圖形，布置在單色環境的平面上；該平面圖形被劃分成若干個大小相同的白色矩形區域，并以黑色線條間隔之；拍攝圖像時，使棋盤格平面圖形盡量多的充滿拍攝圖像畫面；(2)對拍攝的兩張平面圖像進行灰度化及相應預處理工作，具體包括:(2a)若攝像機拍攝的圖像存在畸變現象，則應首先進行畸變矯正工作；(2b)若攝像機拍攝的圖像為彩色圖像，則需要對圖像進行灰度化處理；(3)使用harris角點檢測算子，通過預設閾值和非最大值抑制的方法，分別對獲取的兩張灰度圖像即圖像I和圖像2進行角點檢測，得到兩張圖像的備選角點坐標序列；(4)通過自定義的方向向量和先驗匹配點坐標差范圍進行角點匹配，具體包括:(4a)方向向量是利用周圍領域的顏色值進行計算的，向量僅存在4個值，不能計算出方向向量的角點被刪掉，從而篩選出存在方向向量的角點并記錄其方向向量；(4b)從步驟(4a)篩選出的兩張圖像的角點中，隨機選擇5對匹配點坐標對，計算其坐標值之差的均值，確定為兩張圖像間的近似坐標差均值E。；遍歷步驟(4a)得到圖像I的角點，利用方向向量相等和Sbs(E-EeXThreshc)Id兩個條件作為匹配成功的條件,到圖像2的角點中進行搜索，得到匹配點坐標對；(5)以SSD作為相似度評價指標，將步驟(4b)得到的匹配點對進行坐標微調，進一步提高匹配角點的精度。作為優化的，所述步驟(1)中所述黑色線條在圖像上所占的寬度大于10個像素值。作為優化的，所述步驟(1)中拍攝的圖像中所述黑色線條為橫平豎直的狀態，即水平黑色線條的傾斜程度不超過15°，豎直黑色線條的傾斜程度也不超過15°。作為優化的，步驟(4a)中所述的方向向量的確定方法如下:遍歷步驟(3)得到的備選角點，以角點位置為中心，設置一個7*7的方形區域，查詢方形四個頂點位置的顏色值，若三個顏色值為黑色，一個顏色值為白色，則規定指向白色頂點的方向作為該角點的方向；并規定數字1，2，3，4分別作為指向左上、右上、左下、右下的方向向量。作為優化的步驟(4b)中所述的abs (E-E。)〈Threshold中，[0021 ] E為當前待檢測的角點間對坐標差(X1 - X2, Y1 - Y2)；Ec作為兩張圖像匹配角點間的近似平均坐標差；Threshold作為E與E。差值的上限；將abs (E-E。)〈Threshold作為角點匹配的一個必要條件,且用于計算E。的角點要在圖像上分布均勻。作為優化的，所述步驟(5)具體實現方法如下:假設匹配點PpP2分別來自圖像I和圖像2，即對應左圖和右圖；以P1為中心確定一個大小可配置的區域A1,如5*5 ;以P2為中心，確定一個搜索區域，如5*5，該搜索區域中的每個點，均能確定一個與以P1為中心所確定區域相同大小的區域A2 ;將A1與搜索區域中每一個A2作比較，使用SSD作為判據，計算其相似度；在以P2為中心的搜索區域中，SSD響應值最小的點被確定為與P1匹配度最高的點；從而以該SSD響應值最小的點作為新坐標代替己的坐標，確定更加精確的匹配關系。作為優選的，步驟(3)使用harris角點檢測算子，分別獲取兩幅圖像的角點坐標。具體實現步驟如下:(3.1)計算圖像的方向導數Ix，Iy，并計算方向導數的乘積IIxy，得到五個與圖像大小相同的矩陣；(3.2)然后對/?2，/ν:，Ixy進行高斯濾波，計算圖像中每個點的自相關矩陣Μ，本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種針對特定平面圖形的快速角點匹配方法，包括如下步驟：（1）制作一張棋盤格平面圖形，布置在單色環境的平面上；該平面圖形被劃分成若干個大小相同的白色矩形區域，并以黑色線條間隔之；拍攝圖像時，使棋盤格平面圖形盡量多的充滿拍攝圖像畫面；（2）對拍攝的兩張平面圖像進行灰度化及相應預處理工作，具體包括：（2a）?若攝像機拍攝的圖像存在畸變現象，則應首先進行畸變矯正工作；（2b）?若攝像機拍攝的圖像為彩色圖像，則需要對圖像進行灰度化處理；（3）使用harris角點檢測算子，通過預設閾值和非最大值抑制的方法，分別對獲取的兩張灰度圖像即圖像1和圖像2進行角點檢測，得到兩張圖像的備選角點坐標序列；（4）通過自定義的方向向量和先驗匹配點坐標差范圍進行角點匹配，具體包括：（4a）方向向量是利用周圍領域的顏色值進行計算的，向量僅存在4個值，不能計算出方向向量的角點被刪掉，從而篩選出存在方向向量的角點并記錄其方向向量；（4b）從步驟（4a）篩選出的兩張圖像的角點中，隨機選擇5對匹配點坐標對，計算其坐標值之差的均值，確定為兩張圖像間的近似坐標差均值Ec；遍歷步驟（4a）得到圖像1的角點，利用方向向量相等和abs(?E?Ec)?<?Threshold兩個條件作為匹配成功的條件，到圖像2的角點中進行搜索，得到匹配點坐標對；（5）以SSD作為相似度評價指標，將步驟（4b）得到的匹配點對進行坐標微調，進一步提高匹配角點的精度。...

【技術特征摘要】
1.一種針對特定平面圖形的快速角點匹配方法，包括如下步驟: (1)制作一張棋盤格平面圖形，布置在單色環境的平面上；該平面圖形被劃分成若干個大小相同的白色矩形區域，并以黑色線條間隔之；拍攝圖像時，使棋盤格平面圖形盡量多的充滿拍攝圖像畫面； (2)對拍攝的兩張平面圖像進行灰度化及相應預處理工作，具體包括: (2a)若攝像機拍攝的圖像存在畸變現象，則應首先進行畸變矯正工作； (2b)若攝像機拍攝的圖像為彩色圖像，則需要對圖像進行灰度化處理； (3)使用harris角點檢測算子，通過預設閾值和非最大值抑制的方法，分別對獲取的兩張灰度圖像即圖像I和圖像2進行角點檢測，得到兩張圖像的備選角點坐標序列； (4)通過自定義的方向向量和先驗匹配點坐標差范圍進行角點匹配,具體包括: (4a)方向向量是利用周圍領域的顏色值進行計算的，向量僅存在4個值，不能計算出方向向量的角點被刪掉，從而篩選出存在方向向量的角點并記錄其方向向量； (4b)從步驟(4a)篩選出的兩張圖像的角點中，隨機選擇5對匹配點坐標對，計算其坐標值之差的均值，確定為兩張圖像間的近似坐標差均值E。；遍歷步驟(4a)得到圖像I的角點，利用方向向量相等和abs( E-Ec) < Threshold兩個條件作為匹配成功的條件,到圖像2的角點中進行搜索，得到匹配點坐標對； (5)以SSD作為相似度評價指標，將步驟(4b)得到的匹配點對進行坐標微調，進一步提高匹配角點的精度。2.根據權利要求1所述的快速角點匹配方法，其特征在于所述步驟(1)中所述黑色線條在圖像上所占的寬度大于10個像素值。3.根據權利要求1所述的快速角點匹配方法，其特征在于所述步...

【專利技術屬性】
技術研發人員：杜娟，胡池，胡躍明，馮穎，
申請(專利權)人：華南理工大學，
類型：發明
國別省市：廣東;44