[發(fā)明專利]一種基于圖像序列軌跡跟蹤的空間目標三維稀疏重構(gòu)方法

有效

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• 申請日: 2020-09-04
• 公開（公告）號: CN112102475B
• 公開（公告）日: 2023-03-07
• 發(fā)明（設計）人: 楊寧;張子騰;郭雷
• 申請（專利權(quán)）人: 西北工業(yè)大學
• 主分類號: G06T17/00
• 分類號: G06T17/00;G06V10/46;G06V10/75
• 代理公司: 西安凱多思知識產(chǎn)權(quán)代理事務所(普通合伙) 61290
• 代理人: 王鮮凱

本發(fā)明涉及一種基于圖像序列軌跡跟蹤的空間目標三維稀疏重構(gòu)方法，利用空間目標多視圖進行多層哈希圖像匹配，得到多視圖匹配結(jié)果；利用多視圖匹配結(jié)果，進行空間目標多視圖軌跡跟蹤；利用多視圖匹配關(guān)系和多視圖軌跡跟蹤結(jié)果，基于逆向抽樣一致性(AC?RANSAC)的重構(gòu)模型估計。建立的漢明距離哈希表可實現(xiàn)快速、精準圖像匹配；經(jīng)過特征跟蹤后多視圖有效關(guān)聯(lián)數(shù)目得到明顯提升立體匹配的穩(wěn)定性和三角化重建特征點云準確性，增加特征點云重建數(shù)目；逆向方法解決了模型的偶然性問題，其統(tǒng)計標準是數(shù)據(jù)特定的，并且避免了憑經(jīng)驗設定內(nèi)部/外部區(qū)分的閾值。

技術(shù)領域

本發(fā)明屬于計算機視覺三維重構(gòu)技術(shù)領域，涉及一種基于圖像序列軌跡跟蹤的空間目標三維稀疏重構(gòu)方法。

背景技術(shù)

基于圖像序列軌跡跟蹤的空間目標三維稀疏重構(gòu)技術(shù)是計算機視覺技術(shù)將空間目標作為新型研究對象的一種應用，旨在通過采集圖像序列獲取空間目標的三維模型。隨著空間探測信息化、多樣化程度不斷提高，空間環(huán)境精準監(jiān)測所發(fā)揮的作用愈發(fā)凸顯，序列圖像三維重建技術(shù)的發(fā)展和應有，將使識別和匹配能力由單一二維圖像向多維度層次模型進行轉(zhuǎn)變，根據(jù)情報信息或其它先驗手段獲取的目標或場景模型數(shù)據(jù)庫，為準確發(fā)現(xiàn)捕獲目標，甚至于目標部件或重要載荷，提供更加準確的目標指示手段。有助于可疑目標的身份識別、異常行為探測、工作模式指向、指向狀態(tài)估計、危險作業(yè)評估、特殊載荷面跟蹤等。

基于圖像的三維重構(gòu)是一種典型的計算機視覺問題，其核心的目標可以這樣來描述，“給定一個物體或者場景的圖像集，在已知材料、視點、光照條件的基礎假設下，估計可以合理解釋這些圖像的最可能的三維形狀”。這個定義強調(diào)了這個任務的困難，也就是假設的材料、視點、光照條件都是已知的。如果這些是未知的，那么一般問題是材料、視點、光照條件病態(tài)的組合會產(chǎn)生完全相同的圖像。因此，如果沒有較好的假設，沒有一種方法可以僅僅依賴圖像準確地恢復三維結(jié)構(gòu)。三維重構(gòu)最初的應用主要是結(jié)構(gòu)化的圖像集，圖像的順序受影響，比如說視頻序列。一些MVS(Multi-View Stereo)應用也遵循這樣的規(guī)律，比如谷歌街景和微軟街景，但已經(jīng)有MVS可以在不同的場合和硬件下處理無序的圖像集，比如基于航拍圖像的3D地圖。快速和高質(zhì)量的特征提取和描述已經(jīng)促使SFM(Structure fromMotion)可以處理無結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)集，高質(zhì)量的描述使建筑物可以從不同的姿態(tài)和光照下的圖像中得到更長更高的軌跡。

目前，在基于圖像序列的三維稀疏重構(gòu)領域，國內(nèi)缺乏以空間環(huán)境目標作為研究對象，具有針對性、系統(tǒng)性的研究，現(xiàn)階段所涉及的研究均處于前期研討，方案分析，技術(shù)論證，或在有限模擬實驗環(huán)境下的部分算法測試，尚未形成較為完備的理論框架。除此之外，目前國內(nèi)尚未有實測圖像作為依據(jù)，將面臨一些可能超越三維重構(gòu)理論體系之外的難點，針對該項目中太空目標的特點，必須首先解決三維重構(gòu)非朗伯結(jié)構(gòu)(主要針對空間重點目標高光、非均勻光照)帶來的數(shù)據(jù)損傷的影響，這些數(shù)據(jù)損傷可能會對算法的魯棒性帶來不可預知的挑戰(zhàn)，其次衛(wèi)星目標存在比如帆板、天線等薄形、線形結(jié)構(gòu)，這些都是三維重構(gòu)領域現(xiàn)今存在的重大技術(shù)難題。

發(fā)明內(nèi)容

要解決的技術(shù)問題

為了避免現(xiàn)有技術(shù)的不足之處，本發(fā)明提出一種基于圖像序列軌跡跟蹤的空間目標三維稀疏重構(gòu)方法，能夠?qū)崿F(xiàn)空間目標三維稀疏重構(gòu)。

技術(shù)方案

一種基于圖像序列軌跡跟蹤的空間目標三維稀疏重構(gòu)方法，其特征在于步驟如下：

步驟1、空間目標多視圖圖像匹配：

1、對空間目標多視圖進行尺度不變特征SIFT提取，生成128維特征向量作為匹配初始條件：使用短代碼進行哈希查找以進行粗略搜索，將所有圖像中的所有特征點都嵌入到具有局部敏感哈希LSH的m位二進制碼中；對于圖像I中的特征點p，為了在圖像J中找到其對應匹配點，使用m位二進制碼構(gòu)造具有一組桶的查找表，并返回所有落入與點p相同桶的在圖像J中的點；