[發(fā)明專利]一種基于三視圖幾何中三點(diǎn)線性關(guān)系的任意點(diǎn)匹配方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310731076.7
• 申請(qǐng)日: 2013-12-26
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103679735B
• 公開(kāi)（公告）日: 2017-02-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 胡伏原;凌燕;劉盼
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 蘇州盛景空間信息技術(shù)有限公司
• 主分類號(hào): G06T7/30
• 分類號(hào): G06T7/30
• 代理公司: 蘇州睿昊知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙)32277
• 代理人: 伍見(jiàn)

1.一種基于三視圖幾何中三點(diǎn)線性關(guān)系的任意點(diǎn)匹配算法，其特征在于，它包括如下步驟：

步驟一：讀取圖像：讀取由不同視角不同位置的相機(jī)對(duì)同一場(chǎng)景拍攝得到的圖像1、2、3；并在圖像2中選擇需要匹配的點(diǎn)坐標(biāo)x'；

步驟二：獲取候選點(diǎn)集合：根據(jù)兩視圖幾何中的對(duì)極幾何模型確定點(diǎn)x'在圖像1和圖像3中的候選搜索路徑L1和L3；在路徑L1和L3中，以一個(gè)像素為步階，逐步獲取每一個(gè)像素點(diǎn)坐標(biāo)，將其分別加入候選點(diǎn)集PV1,PV3中；

步驟三：三視圖三點(diǎn)線性關(guān)系匹配：構(gòu)建矩陣Q，其中選擇第一個(gè)矩陣的三行、第二個(gè)矩陣的前兩行和第三個(gè)矩陣的前兩行；選取點(diǎn)集PV1和PV3中各任一點(diǎn)，加上鼠標(biāo)選點(diǎn)x'及投影矩陣組成矩陣Q；計(jì)算矩陣Q的行列式；理論上，三點(diǎn)對(duì)組成的矩陣Q的行列式值應(yīng)嚴(yán)格等于0，由于實(shí)際參與計(jì)算的攝像機(jī)投影矩陣不可避免的存在誤差，使得在實(shí)際實(shí)現(xiàn)上不會(huì)正好等于0；當(dāng)三點(diǎn)坐標(biāo)存在1個(gè)像素左右的誤差時(shí)，矩陣Q的行列式的值能夠達(dá)到10¹⁰左右；

步驟四：歸一化互相關(guān)匹配：逐步選取第3步保留下來(lái)的點(diǎn)集中的點(diǎn)對(duì)，按照歸一化互相關(guān)系數(shù)計(jì)算公式，計(jì)算每個(gè)點(diǎn)坐標(biāo)鄰域內(nèi)像素與圖2點(diǎn)x'鄰域內(nèi)像素間的歸一化互相關(guān)匹配值，鄰域?qū)挾劝凑战?jīng)驗(yàn)選為20個(gè)像素；

步驟五：得出最佳匹配點(diǎn)：在步驟四的結(jié)果中，若某點(diǎn)對(duì)的互相關(guān)匹配值和最大，則該點(diǎn)對(duì)即為最終匹配的點(diǎn)x和x''。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于三視圖幾何中三點(diǎn)線性關(guān)系的任意點(diǎn)匹配算法，其特征在于，所述的步驟三中構(gòu)建矩陣Q需要根據(jù)下列公式：

用一個(gè)方程描述空間點(diǎn)X在三幅圖像上的投影為：

AxBx′Cx′′X-k-k′-k′′=O]]>

把這個(gè)矩陣記為Q，它有9行和7列，根據(jù)這個(gè)方程組有一個(gè)非零解，可以退出它的秩最多為6，因此它的任何7*7的子式為零，這個(gè)事實(shí)確立了點(diǎn)x,x'和x''的坐標(biāo)之間存在著三線性關(guān)系；

其中一種組成該7*7的子式為：

從矩陣A中選三行，而從另外兩個(gè)矩陣B和C中各選兩行，得如下等式：

detAxbjx′jblx′lckx′′kcmx′′m=0]]>

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于三視圖幾何中三點(diǎn)線性關(guān)系的任意點(diǎn)匹配算法，其特征在于，所述的步驟三中通過(guò)迭代的方式尋找行列式值過(guò)零點(diǎn)的位置，具體實(shí)施步驟如下：

（1）將投影矩陣和點(diǎn)x作為已知量，x'¹,x'²,x''¹,x''²為未知量，公式二可表示為：f(x'¹,x'²,x''¹,x''²)＝0，將點(diǎn)集PV1和PV2中選擇的兩點(diǎn)作為迭代的起點(diǎn)

（2）計(jì)算每個(gè)未知量的偏導(dǎo)數(shù)

（3）尋找偏導(dǎo)數(shù)最大的未知量，以0.1個(gè)像素為步階，計(jì)算新的行列式值

（4）重復(fù)第二步和第三步，直到行列式值由正變負(fù)，或由負(fù)變正。即此時(shí)行列式值通過(guò)零點(diǎn)

（5）將過(guò)零點(diǎn)狀態(tài)下的各未知量的值作為實(shí)際匹配點(diǎn)對(duì)

（6）計(jì)算起點(diǎn)與第5步得到的點(diǎn)坐標(biāo)的距離d

（7）若d小于1個(gè)像素，則認(rèn)為該起點(diǎn)為滿足三線性關(guān)系的點(diǎn)對(duì)。即從PV1和PV3中選擇的兩點(diǎn)與點(diǎn)x'對(duì)應(yīng)著空間中同一點(diǎn)，將這兩個(gè)點(diǎn)保留下來(lái)，作為后續(xù)歸一化互相關(guān)匹配的候選點(diǎn)；

經(jīng)過(guò)上述7個(gè)步驟，將點(diǎn)集PV1和PV3中在位置關(guān)系上不可能是同一點(diǎn)對(duì)的點(diǎn)刪掉，保留下屬于同一點(diǎn)對(duì)的多組點(diǎn)對(duì)。