[發明專利]利用激光標志點實現圖像快速匹配的方法和裝置

無效

• 申請號: 200810057304.6
• 申請日: 2008-01-31
• 公開（公告）號: CN101231751A
• 公開（公告）日: 2008-07-30
• 發明（設計）人: 吳威;張淑軍;周忠;趙沁平
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: G06T7/00
• 分類號: G06T7/00
• 代理公司: 北京科迪生專利代理有限責任公司
• 代理人: 賈玉忠;盧紀

技術領域

本發明屬于計算機視覺、圖像處理技術領域，特別涉及一種利用激光標志點實現圖像快速匹配的方法和裝置。

背景技術

圖像匹配是計算機視覺和圖像理解領域的研究熱點之一，已廣泛應用于多源圖像數據融合、環境監測、目標識別、三維重建、醫療圖像分析等多個領域。圖像匹配是指把兩個不同傳感器對同一場景采集的兩幅圖像在空間上進行對準，以確定出這兩幅圖像之間相對轉換的過程。

圖像匹配主要有兩種方法：基于灰度的匹配方法和基于特征的匹配方法。特征是圖像內容最抽象的描述，與基于灰度的匹配方法相比，特征相對于幾何圖像和輻射度影響來說更不易變化，因而適應范圍更廣。

特征點匹配是圖像匹配的核心和關鍵，也是難題之一。目前仍然沒有統一可行的特征點匹配算法，通過極線約束和灰度相關方法可以解決部分特征點匹配問題，但是約束不夠充分。不管對數據融合還是三維重建來說，誤差的最大來源是匹配點尋找的誤差，存在多義性。目前常用的尋找匹配點的方式是手動輸入法，通過用戶交互的方式手動選擇特征點，誤差較大。而減小匹配誤差的關鍵在于減小匹配的多義性，盡可能得到精確的匹配點。

發明內容

本發明的技術解決問題：克服現有技術的不足，提供一種利用激光標志點實現圖像快速匹配的方法和裝置，利用激光單色性強、方向性好、亮度高的特點實現圖像快速匹配，且具有工藝簡單、操作方便、實時快速、精度高的優點。

本發明的技術解決方案：利用激光標志點實現圖像快速匹配的方法，其步驟如下：

(1)攝像機標定：通過對兩個攝像機分別進行標定求得兩個攝像機的內外參數；

(2)進行目標圖像采集：兩個攝像機在同一個硬件觸發信號控制下同步采集目標物體的圖像，分別得到圖像ImL和ImR；

(3)帶激光標志點的目標圖像采集：打開激光源，向目標物體發射激光，兩個攝像機同步采集帶激光標志點的目標圖像，得到帶激光標志點的兩個圖像Im1和Im2，其中激光標志點在兩個圖像上對應的圖像點分別記作P1和P2；

(4)計算特征點坐標：對步驟(2)和步驟(3)得到的兩組圖像Im1和ImL及Im2和ImR分別求差值，得到P1和P2的圖像坐標；

(5)設定匹配入口進行圖像匹配：以P1和P2作為匹配的入口，通過P1和P2確定一個匹配的搜索區域，進而加速對圖像上其他特征點的搜索速度，實現圖像的快速匹配。

本發明的另一目的是提供一種利用激光標志點實現圖像快速匹配的裝置，其包括第一攝像機C1、第二攝像機C2、激光源L和與上述兩個攝像機相連接的主機PC，激光源L放置在上述兩個攝像機基線的中心位置，激光源L的出射口與兩個攝像機的鏡頭在同一個平面上，激光源L射出的激光能夠打在目標物體上，形成一標志點，兩個攝像機通過主機PC發出的同一個外觸發信號對帶有此標志點的目標物體進行同步圖像采集，并將采集的目標圖像送至主機PC進行計算和處理，實現圖像的快速匹配。

本發明與現有技術相比的優點在于：本發明主要利用激光的準直性、單色性、高亮度的特點，通過兩個攝像機進行同步圖像采集，根據目標物體上的激光標志點進行特征點的匹配，而無需手工選擇控制點，減少了誤差，提高了匹配速度，并且具有工藝簡單、操作方便、實時快速、精度高等優點。

附圖說明

圖1為未入射激光時兩個攝像機采集圖像的示意圖；

圖2為本發明利用激光標志點實現圖像快速匹配的裝置的原理圖；

圖2為本發明利用激光標志點實現圖像快速匹配的方法的流程圖。

具體實施方式

如圖1、2所示，本發明的裝置中，左攝像機C1和右攝像機C2主軸平行放置，分別與主機PC相連，由主機發出的同一個外觸發信號進行同步。如圖2所示，激光源L放置在C1和C2基線的中心位置，以保證L發出的激光點能夠打在目標物體上，形成一激光標志點，而且該激光標志點能夠同時被兩個攝像機采集到。L的出射口與兩個攝像機的鏡頭在同一個平面上，保證目標物體不被遮擋。圖1所示為第一次采集圖像，激光源關閉，直接采集目標物體圖像；圖2所示為第二次采集圖像，激光源打開，兩個攝像機同步采集射入激光標志點之后的目標物體圖像。

上述的兩個攝像機的光學參數完全相同，且兩個攝像機水平放置，主軸平行。激光光源采用普通的激光點光源，最簡單的情況下，可用激光筆實現。

如圖3所示，本發明的方法具體實施步驟如下：

第一步，攝像機標定。用標定板對放置好的兩個攝像機進行標定，求出其攝像機模型，即兩個攝像機的內外參數；