[發明專利]基于局部穩定區域的魚眼圖像匹配方法

有效

• 申請號: 201910347225.7
• 申請日: 2019-04-28
• 公開（公告）號: CN110097496B
• 公開（公告）日: 2020-09-01
• 發明（設計）人: 李海濱;張宏升;張文明;張亞坤;范偉
• 申請（專利權）人: 燕山大學
• 主分類號: G06T3/00
• 分類號: G06T3/00;G06T5/00;G06T7/33
• 代理公司: 北京孚睿灣知識產權代理事務所(普通合伙) 11474
• 代理人: 馬媛媛

1.一種基于局部穩定區域的魚眼圖像匹配方法，其特征在于，其具體包括如下步驟：

步驟1，根據魚眼圖像像素灰度值的梯度變化率得到圖像的穩定區域，通過穩定區域的圖像塊的內部特征點之間關系以及穩定區域的圖像塊的顏色信息共同對穩定區域的圖像塊進行區域匹配；

在各個魚眼圖像中將所選定的物體與其周圍物體進行區分，所選定的物體的灰度與其周圍物體的灰度存在差異，將兩張魚眼圖像中像素灰度值與周圍像素有明顯差異的聯通區域提取出來作為各自的穩定區域，通過這些穩定區域內部所選定的特征點與穩定區域內部的其他特征點之間的關系，來判別兩個穩定區域中是否存在同一物體，其計算函數如下：

式中，m為m(·)函數，其是從兩張圖像中，找出代價最小的穩定區域；其中，U為左圖內部穩定區域特征點集、V是右圖內部穩定區域特征點集；c(P_i,P_j)為兩目標特征點的匹配代價函數；{P_i,N_Pi}表示目標特征點P_i于其周圍源特征點的幾何關系；g(·)表示對穩定區域內部{P_i,N_Pi}與{P_j,N_Pj}的幾何結構匹配代價函數；λ控制特征點代價與幾何代價的相對權重；

當上式m(·)的值越小時，兩個穩定區域相似度越高，進而將各魚眼圖像中相應的穩定區域的顏色信息作為輔助條件，從而判斷所選定的穩定區域是否匹配；

步驟2，通過在魚眼多項式畸變模型中引入偏心畸變與薄棱鏡畸變，建立魚眼成像模型，基于魚眼圖像畸變原理，從所述魚眼成像模型中推導出適用于D-nets算法的魚眼立體系統半球模型；在圖像匹配過程中，將魚眼圖像投影在魚眼立體系統半球模型上，通過穩定區域內部的特征點兩兩相連來構建網絡，通過魚眼立體系統半球模型對所構建的網絡中每條弧線進行采樣，具體采樣過程為均分這條弧線，通過將均分后的弧線上的節點反投影回魚眼圖像上以構造描述子；魚眼圖像使用D-nets算法；

所述魚眼多項式畸變模型為第一畸變模型，第一畸變模型為高階齊次多項式模型，即：

r(θ)＝k₁θ+k₂θ³+k₃θ⁵+k₄θ⁷

r(θ)是在魚眼圖像上點到世界坐標系原點的距離；k₁、k₂、k₃、k₄為魚眼畸變參數；θ表示在魚眼半球模型上投影點與z軸對應的角度；

魚眼鏡頭是由多組鏡片相結合構成，其中引入魚眼畸變模型，所述魚眼畸變模型中包括偏心畸變與薄棱鏡畸變，即：

式中，Δr、Δt分別表示徑向畸變與切向畸變；i₁、i₂、j₁、j₂、為畸變模型參數；表示在魚眼半球模型上投影點與x軸對應的角度；根據偏心畸變的思想，提出魚眼立體系統半球模型；所述魚眼立體系統半球模型為第二畸變模型，通過魚眼畸變模型將魚眼圖像上的點投影在半球模型上；

使用θ、變量表示魚眼圖像上的物理坐標，得到：

式中，x_d、y_d分別在魚眼圖像上的物理坐標；Δr、Δt分別表示徑向畸變與切向畸變；表示在魚眼半球模型上投影點與x軸對應的角度；θ表示在魚眼半球模型上投影點與z軸對應的角度，其中魚眼半球模型為魚眼立體半球模型；

步驟3，在所推導出的適用于D-nets算法的魚眼立體系統半球模型的基礎上，對匹配代價滿足閾值的穩定區域內的圖像塊內部點使用D-nets算法進行匹配，得到圖像稀疏點匹配圖。