[發明專利]一種基于約束三角網的鑲嵌線網絡全局優化方法

有效

• 申請號: 202010052650.6
• 申請日: 2020-01-17
• 公開（公告）號: CN111311750B
• 公開（公告）日: 2022-06-21
• 發明（設計）人: 張永軍;劉欣怡
• 申請（專利權）人: 武漢大學
• 主分類號: G06T17/20
• 分類號: G06T17/20;G06T7/11;G06F17/15
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專利代理有限公司 42102
• 代理人: 劉琰

1.一種基于約束三角網的鑲嵌線網絡全局優化方法，其特征在于，該方法包括以下步驟：

步驟1、準備輸入數據，包括：正射影像、影像無效區域掩膜，以及可選輸入的地形數據；

步驟2、對正射影像進行有效邊界跟蹤，得到有效輪廓多邊形；對正射影像內的影像無效區域掩膜進行標記得到無效空洞多邊形，進而構建得到邊界約束的三角網；

步驟3、判斷三角網內各三角形所屬的原始影像序號組，對所有有效輪廓多邊形對應的有效三角形構建多標簽選擇的能量函數，基于圖割最優化算法求解三角形標簽最優解；

步驟4、通過對三角形按照不同標簽值進行連通性分析，得到用于生成鑲嵌影像的原始正射影像有效輪廓多邊形組，記錄影像有效鑲嵌多邊形邊緣作為鑲嵌線網絡輸出；

所述步驟4中，鑲嵌線網絡的具體生成方法為：

步驟4.1、收集標記為同一影像的三角形組更新三角形鄰接關系，根據三角形連通性劃分為不同分割區，得到各分割區多邊形邊界，即為影像鑲嵌多邊形組；

步驟4.2、記錄各影像鑲嵌多邊形組的邊界，輸出為鑲嵌線網絡。

2.根據權利要求1所述的基于約束三角網的鑲嵌線網絡全局優化方法，其特征在于，所述步驟2中，構建邊界約束的三角網的具體方法為：

步驟2.1、影像有效邊界跟蹤，對正射影像去除黑邊后的有效邊界進行邊界跟蹤，記錄正射影像邊界多邊形并標記為有效輪廓多邊形I_V；

步驟2.2、對影像無效區域掩膜，記錄其多邊形并標記為無效空洞多邊形I_IV；

步驟2.3、取步驟2.1和2.2中得到的有效輪廓多邊形和無效空洞多邊形的所有邊界線段，構建邊界線段約束的二維約束Delaunay三角網：

CDT＝(F,E)

i≠j,e_i,j＝(f_i,f_j)

式中，F表示所有三角形，E表示三角網的非邊緣邊，e_i,j表示面片f_i、f_j的公共邊。

3.根據權利要求2所述的基于約束三角網的鑲嵌線網絡全局優化方法，其特征在于，所述步驟3中，能量函數的構造及求解的具體方法為：

步驟3.1、對三角網中的三角形f∈F，若其中心點在影像輪廓多邊形內且不在該影像無效區域內，將該張影像加入其所屬影像多邊形組IP(f)；若三角形所屬影像多邊形組為空，則剔除該三角形；

步驟3.2、計算能量數據項，提供地形輔助信息時各三角形置信度反映地形影像一致性，否則反映影像清晰度；如果無地形數據或無需影像質量約束，則跳過此步，能量數據項設為零，不影響最終鑲嵌線網絡的完整性；

步驟3.3、計算能量函數平滑項，平滑項由Potts函數表達，即：

式中，l_i為f_i所選的影像標簽號，l_j為f_j所選的影像標簽號，[·]表示括號內條件滿足時為1，否則為0；

步驟3.4，依據數據項與平滑項構建能量函數，并基于圖割最優化算法求解，能量函數表達如下：

E(F)＝E_data(F)+E_smooth(F,E)

式中，E(F)表示能量函數，E_data(F)表示能量函數數據項，E_smooth(F,E)表示能量函數平滑項。