[發明專利]一種基于特征描述符的圓弧匹配方法

有效

• 申請號: 201611004557.8
• 申請日: 2016-11-15
• 公開（公告）號: CN106780294B
• 公開（公告）日: 2020-04-28
• 發明（設計）人: 邵巍;冷君閣
• 申請（專利權）人: 青島科技大學
• 主分類號: G06T3/00
• 分類號: G06T3/00;G06T7/33
• 代理公司: 青島中天匯智知識產權代理有限公司 37241
• 代理人: 萬桂斌

1.一種基于特征描述符的圓弧匹配方法，其特征在于,包括以下步驟：

步驟A、通過高斯金字塔構建尺度空間，提取圓弧；

所提取的圓弧包括以下信息：每條圓弧上的像素數、每個像素的坐標、提取圓弧條數、每條圓弧的端點坐標、圓弧弦的方向；其中，在求取圓弧上的像素數時將圓弧所在位置分成八象限來分析；

步驟B、對上述提取的圓弧進行描述，包括以下步驟：

B1、以提取后的圓弧為中心，生成圓弧支撐區域；

B2、在支撐區域中構建圓弧描述符CBD；

步驟C、根據生成的圓弧描述符CBD進行圓弧匹配。

2.根據權利要求1所述的匹配方法，其特征在于：所述步驟A中對圓弧提取包括以下步驟：

A1、尺度縮放：輸入原始圖像，對輸入圖像進行尺度縮放；

A2、計算像素梯度幅值和梯度方向：計算上述圖像中所有像素點在圖像坐標系下的梯度幅值和梯度方向ang(x,y)＝arctan(g_y(x,y)/g_x(x,y))，其中，所述圖像坐標系以圖像的左上角為坐標原點，向右建立坐標橫軸，向下建立坐標縱軸，x,y是所求像素點的橫縱坐標，g_x(x,y)和g_y(x,y)分別是圖像上每個像素點在橫、縱坐標軸方向的梯度；

A3、曲線生長并擬合圓弧：取梯度幅值最大的點作為種子點，以種子點為起點進行區域生長，生成一個能包含所有像素點的最小外接矩形；然后根據凸性原則和平滑原則連接區域生長生成的相鄰的矩形區域，得到曲線生長的結果；最后將曲線生長后生成的圓環擬合成圓弧；

A4、計算誤報率(NFA)，驗證圓弧。

3.根據權利要求1所述的匹配方法，其特征在于：所述步驟A中，在提取圓弧過程中，還包括兩個約束條件：(1)所提取圓弧的圓心角大于5°；(2)所提取圓弧的半徑小于原始圖像高度的一半。

4.根據權利要求1所述的匹配方法，其特征在于：所述步驟A中在八象限下求取圓弧上的像素數時，包括以下步驟：

(1)設定圓弧弧長與其像素數比值為1.1，求圓弧跨過完整象限的像素數P₁；

(2)根據圓弧起點所在象限及坐標以及圓弧與坐標軸的交點坐標求得圓弧起點所在象限像素數P₂；

(3)根據圓弧終點所在象限及坐標以及圓弧與坐標軸的交點坐標求得圓弧終點所在象限像素數P₃；

(4)最后得出該圓弧上總的像素數P：P＝P₁+P₂+P₃，所述圓弧的起點到終點以順時針方向表示。

5.據權利要求4所述的匹配方法，其特征在于：所述步驟A中獲得像素數后,求取每條圓弧上每個像素的坐標，包括以下步驟：

(1)構建二元二次方程組其中，x,y是所求像素點橫縱坐標，x₀,y₀是當前圓弧圓心的橫縱坐標，x_q,y_q是當前圓弧上所求像素點的前一個像素點的橫縱坐標，r是當前圓弧的半徑，α是將當前圓弧所對應圓心角分為P個圓心角后，每一個圓心角的大小；求得兩組解及兩組解對應的兩個像素點與x軸正方向的夾角；

(2)利用圓弧起始角和終止角約束及圓弧圓心角約束剔除上述所述兩組解中的一組解，依次循環到圓弧終點，得到圓弧上每個像素點的橫縱坐標。