[發明專利]基于旋轉矩陣搜索的魚眼圖像匹配方法

有效

• 申請號: 201210091633.9
• 申請日: 2012-03-30
• 公開（公告）號: CN102651131A
• 公開（公告）日: 2012-08-29
• 發明（設計）人: 祝海江;徐曉波;王旋
• 申請（專利權）人: 北京化工大學
• 主分類號: G06T7/00
• 分類號: G06T7/00
• 代理公司: 北京思海天達知識產權代理有限公司 11203
• 代理人: 劉萍

1.一種基于旋轉矩陣搜索的魚眼圖像匹配方法，其特征在于，具體步驟如下：

(1)提取兩幅原始魚眼圖像上的所有特征點m_i及m′_i，這兩組特征點作為需要匹配的數據；

(2)在第一幅魚眼圖像上選擇特征點m_i，以這個特征點為中心選擇矩形相關窗口，再在第二幅魚眼圖像上以與點m_i相同的坐標為中心選擇大小為矩形相關窗口2倍大的矩形搜索窗口；

(3)計算第一幅魚眼圖像上特征點m_i＝(u，v)^T與第二幅魚眼圖像上在矩形搜索窗口中的特征點m′_i＝(u′，v′)^T的灰度相關系數Cor(m_i，m′_i)：設定的灰度相關系數閾值為0.6，則在第二幅魚眼圖像上灰度相關系數大于閾值的特征點是與第一幅魚眼圖像上的特征點m_i相匹配的候選特征點；

(4)由魚眼圖像的焦距及主點坐標將第一幅魚眼圖像上的特征點投影為單位球面點M_i＝(x_i，y_i，z_i)^T，在第二幅魚眼圖像上的候選匹配點投影為單位球面點M′_i＝(x′_i，y′_i，z′_i)^T；

(5)單位球面點M_i與候選匹配點的單位球面投影M′_i間存在對應關系：

M′_i＝R·M_i+T，其中R是3×3的旋轉矩陣，T是3×1的平移向量；令R=r11r12r13r21r22r23r31r32r33]]>和T=txtytz,]]>則有

xi′yi′zi′=r11r12r13r21r22r23r31r32r33xiyizi+txtytz]]>

于是，在已知單位球面點M_i和M′_i的情況下，得到兩個關于旋轉矩陣和平移向量的關系式

zi′xir11+zi′yir12+zi′zir13+zi′tx-xi′xir31-xi′yir12-xi′zir13-xi′tz=0zi′xir21+zi′yir22+zi′zir23+zi′ty-yi′xir31-yi′yir12-yi′zir13-yi′tz=0]]>

由M_i與M′_i之間的對應關系知道至少需要6對對應點能線性地計算出1組旋轉矩陣和平移向量；在單位球面點M_i與M′_i中隨機選擇出至少6對對應點，每6對對應點估計出1組旋轉矩陣和平移向量，共估計出n組旋轉矩陣和平移向量(R_n，T_n)；

(6)根據(R_n，T_n)將M_i的反投影到第二幅魚眼圖像對應的單位球面上得到反投影點

M^i′=RnMi+Tn=x^i′y^i′z^i′]]>

而M′_i與反投影點之間存在夾角α=∠(Mi′,M^i′)=∠(Mi′,RnMi+Tn),]]>在n組旋轉矩陣和平移向量(R_n，T_n)中搜索使得

minR,TΣi=1N∠(Mi′,RnMi+Tn)=minR,TΣi=1Narccos(Mi′·M^i′||Mi′||·||M^i′||)]]>

=minR,TΣi=1Narccos(xi′x^′+yi′y^i′+zi′z^i′xi′2+yi′2+zi′2x^i′2+y^i′2+z^i′2)]]>

式中N為魚眼圖像上特征點的數目，即使得夾角和最小的旋轉矩陣和平移向量(R，T)來確定兩幅魚眼圖像之間正確的匹配點對。