[發明專利]一種用于月球車的三維立體重建方法

有效

• 申請號: 201310455294.2
• 申請日: 2013-09-29
• 公開（公告）號: CN103544732A
• 公開（公告）日: 2014-01-29
• 發明（設計）人: 吉龍;李傳榮;金鵬;王芳;張旺軍;廖小超;黎荊梅;王瓊
• 申請（專利權）人: 北京空間飛行器總體設計部;中國科學院光電研究院
• 主分類號: G06T17/00
• 分類號: G06T17/00
• 代理公司: 北京理工大學專利中心 11120
• 代理人: 楊志兵;仇蕾安

技術領域

本發明涉及一種重建算法，具體涉及一種用于月球車的三維立體重建方法，屬于計算機視覺領域、數字攝影測量領域以及空間探測技術領域。

背景技術

現有的基于密集匹配的三維立體重建技術大多是通過整體匹配或區域匹配的算法求得整體最優匹配集，然后在此基礎上生成點云，對于生成的點云采用一些點云濾波算法進行粗差點的濾除。但是關于整體影像匹配有一個缺陷在于如果存在一個誤匹配點，由于匹配的整體相關性，它會連帶影響周邊正確的點，導致誤匹配增加，如果采用后期的點云濾波算法，那么點云的數量就會減少，因為在匹配過程中有可能匹配正確的點因為該誤差點的影響匹配出錯，而這些點在點云濾波算法中都會被當作錯誤點濾除。三維立體重建技術的核心就在于影響密集匹配點，重建質量嚴重依賴于匹配點的精度以及密度。

發明內容

有鑒于此，本發明提供了一種用于月球車的三維立體重建方法，能夠極大的提升了匹配點的質量，從而提升了用于月球車的三維重建質量。

一種用于月球車的三維立體重建方法，該重建方法具體步驟如下：

步驟一：獲取月球車的原始立體像對，分為左影像和右影像；

步驟二：對步驟一得到的原始立體像對進行核線校正，使得左影像和右影像上的同名點位于同一行上；

步驟三：針對左影像上的每一像元，基于自適應相關系數方法生成候選匹配像元，組成右影像的候選匹配像元集，具體如下：

對于左影像每一行上的每一個像元，在其右影像相應核線上進行相關系數匹配，計算出右影像核線上設定視差范圍內所有像元的相關系數，然后利用最大堆算法求得前N個相關系數最大的像元作為候選匹配像元，再定義一個相關系數最低閾值，去除掉N個候選像元中小于最低閾值的像元，將此時保留下的像元作為最終的候選匹配像元集；

步驟四：針對左影像中的每一行像元，在步驟三得到的候選匹配像元集中，尋找其對應的最佳子集，具體過程如下：

第1步：基于動態規劃方法匹配整體影像，得到候選匹配像元最佳子集，具體如下：

增加一個虛擬起點和虛擬終點，將虛擬起點和左影像一行中第一個像元對應的候選匹配像元集中的每一像元連接，將一行中最后一個像元對應的候選匹配像元集中的每一像元與虛擬終點進行連接，形成一個有向圖，求得從虛擬起點到虛擬終點權重和最小的路徑，該路徑經過的候選匹配像元定義為候選匹配像元最佳子集；

第2步：針對第1步得到的候選匹配像元最佳子集，進行匹配像元序列一致性判斷，具體如下：

對左影像上一行的像元匹配的過程中采用從左到右的方向與候選匹配像元最佳子集中的像元進行匹配，計算最佳子集中每個像元的逆序數，然后取最大逆序數對應的像元，將其從候選匹配像元集中刪除，同時刪除其在左影像對應的像元；然后判斷最佳子集中所有像元的逆序數是否都為0，若否，則返回第1步，重新獲得最佳子集，若是，則將此時左影像上與最佳子集匹配成功的兩像元定義為匹配像元對，進行下一步；

第3步：視差較一致性判斷；

具體方法為：對于所有匹配像元對，統計出匹配像元對的正向視差較以及負向視差較，取其大者作為整體視差較，對于不滿足整體視差較的匹配像元對，在候選匹配像元集中刪除該候選匹配像元；然后判斷剩余的匹配像元對是否都滿足整體視差較，若否，則返回第1步，重新獲得最佳子集；若是，則進行下一步；

第4步：視差連續性判斷，即定義一個閾值，判斷最佳子集中相鄰像元的視差較是否大于該閾值，如果大于，則在候選匹配像元集中刪除相鄰像元中的后者，返回第1步，重新獲得最佳子集；如果小于，則進入步驟五；

步驟五：針對左影像中的每一行對應的最佳子集，利用曲面擬合求解最佳匹配像元，得到最佳匹配像元；

具體做法是：利用右影像上的最佳子集中設定鄰域內的像元，計算出其與左影像中對應的像元的相關系數，將相關系數作為Z方向，擬合出二次拋物面，求的該拋物面最大Z值對應的X、Y值作為最佳匹配像元的坐標；

步驟六：將最佳匹配像元集從核線影像上反投影回原始影像，然后利用立體像對的姿態參數進行前方交會獲得三維點云完成三維重建。

有益效果：

本發明針對傳統的動態規劃影像匹配易受誤差點的影響，一個噪聲點會連帶影響周邊一定區域內的正確點的缺陷加以改進，利用視差連續性、視差較同向性、匹配點序列方向一致性等作為約束條件，極大的提升了影像密集匹配的可靠性，大大的減少了影像匹配的錯誤像元，進而提高了用于月球車的三維立體重建軟件的可靠性。

附圖說明