[發明專利]一種基于連通域分割的棋盤格圖像快速特征匹配算法

有效

• 申請號: 201410267230.4
• 申請日: 2014-06-16
• 公開（公告）號: CN104091324B
• 公開（公告）日: 2017-02-15
• 發明（設計）人: 馮穎;鄒超洋;杜娟;S·如凱迦;李智軍
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: G06T7/00
• 分類號: G06T7/00
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司44245
• 代理人: 蔡茂略

1.一種基于連通域分割的棋盤格圖像快速特征匹配算法，包含以下步驟：

(1)人工設計一幅帶有標識圖形的棋盤格圖像，其中，標識圖形位于棋盤格圖像幾何中心附近的某一個黑色方格中心，作為定位標識；然后使用待標定的雙目攝像頭拍攝兩幅棋盤格圖像；

(2)對拍攝的兩幅圖像進行二值化分割，二值化分割的閾值采用最大類間方差法獲取或通過手動給定；

(3)選取5*5的對稱結構元素，對二值化分割后的圖像進行一次膨脹操作，目標圖像dst每一點的像素值由下式表示：

dst(x,y)=max(x′,y′):element(x′,y′)≠0src(x+x′,y+y′),]]>

其中，src為輸入的源圖像，dst為輸出圖像，為膨脹操作所采用的模板的坐標范圍，膨脹操作之后，黑色的棋盤格方塊互相獨立，白色方格塊互相連通，經過膨脹操作之后的圖像，僅含有兩個白色塊，一個是標識圖形構成的白色塊，另一個由所有棋盤格白色塊連通得到的白色塊；

(4)對步驟(3)中經過膨脹操作之后的圖像，采用基于連通域的分割算法，將左右兩視角圖像進行分割，并對每個分割塊進行編號標記；

(5)對分割之后的棋盤格圖像進行遍歷搜索，統計步驟(3)中的白色塊經過連通操作之后，所有連通白色塊的大小，即連通白色塊包含的像素數，并記錄對應的塊標記，像素數較少的白色塊即為目標標識圖形，計算并保存標識圖形的質心坐標，然后將標識圖形填充為黑色，準備下一步的特征匹配；

(6)通過Harris角點檢測算子檢測兩幅原始棋盤格圖像的角點，并存儲角點坐標；

所述Harris角點檢測算子的檢測方法主要包含以下步驟：

1)計算輸入圖像的方向導數I_x、I_y，然后根據計算結果進一步計算I_x²、I_xI_y、I_y²三個矩陣；

2)對I_x²、I_xI_y、I_y²進行高斯濾波，計算圖像中每個點的自相關矩陣M：

M=exp-u2+v22σ2Ix2IxIyIxIyIy2,]]>

3)根據步驟(2)中的自相關矩陣M計算角點響應函數R，如下式所示：

R(x,y)＝det(M(x,y))-k*trace(M(x,y))²，

其中k＝0.05，trace為矩陣M的跡，記錄R中的最大值，簡記為R_max；

4)設置角點檢測閾值T，將滿足大于閾值和局部非極大值抑制兩個條件的點確定為角點；

通過SSD相似性度量因子和標識圖形的質心坐標對所檢測到的角點進行匹配，利用得到的匹配對，求出基于棋盤格標定板的Homography矩陣，實現雙目攝像頭的標定。