[發明專利]一種針對特定平面圖形的快速角點匹配方法

有效

• 申請號: 201410191437.8
• 申請日: 2014-05-07
• 公開（公告）號: CN104008542B
• 公開（公告）日: 2017-10-20
• 發明（設計）人: 杜娟;胡池;胡躍明;馮穎
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: G06T7/33
• 分類號: G06T7/33;G06K9/46
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司44102
• 代理人: 何淑珍

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地充滿拍攝圖像畫面；

（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，得到兩張灰度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鄰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）篩選出的兩張灰度圖像的角點中，隨機選擇5對匹配點坐標對，計算其坐標值之差的均值，確定為兩張灰度圖像匹配角點間的近似平均坐標差E_c；遍歷步驟（4a）得到圖像1的角點，利用方向向量相等和abs( E-E_c) < 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；所述的abs( E-E_c) < Threshold中，

E為當前待檢測的角點對間坐標差（X₁ – X₂,Y₁ – Y₂）；

E_c作為指兩張灰度圖像匹配角點間的近似平均坐標差 ；

Threshold作為E與E_c差值的上限；

將abs( E-E_c) < Threshold作為角點匹配的一個必要條件，且用于計算E_c的角點要在灰度圖像上分布均勻；

（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；具體步驟如下：假設匹配點P_1、P₂ 分別來自圖像1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，以P₂為中心，確定一個搜索區域，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P₂的坐標，確定更加精確的匹配關系。

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°。

4.根據權利要求1所述的快速角點匹配方法，其特征在于步驟（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。