[發明專利]一種誤匹配去除方法、系統及應用

在審

• 申請號: 202110294700.6
• 申請日: 2021-03-19
• 公開（公告）號: CN113065566A
• 公開（公告）日: 2021-07-02
• 發明（設計）人: 宋銳;雷蕾;李嬌嬌;曹鍇郎;王養利;李云松
• 申請（專利權）人: 南京天巡遙感技術研究院有限公司;西安電子科技大學
• 主分類號: G06K9/46
• 分類號: G06K9/46;G06T3/40;G06T7/73;G06K9/40;G01C11/30
• 代理公司: 西安長和專利代理有限公司 61227
• 代理人: 何畏

本發明屬于多視圖三維重建技術領域，公開了一種誤匹配去除方法、系統及應用，所述誤匹配去除方法包括：對數據集進行特征點SIFT和SURF的提取與匹配，采用RANSAC得到內點；使用對極幾何方式進行相對位姿估計；將特征點采用三角測量得到兩個點云集合S₁、S₂，計算S₁、S₂中兩兩對應的點之間的距離d_ij；將點云S₁根據其中三維點的位置進行區域劃分；采用AC?RANSAC自適應閾值算法，修改參數，針對D_k計算出相應的閾值t_k；根據計算的閾值t_k，對第k個區域的三維點進行濾除。本發明針對但不限于具有相似紋理的物體的特征點匹配問題，進行誤匹配去除，并且對于不同數據集無需設置參數，可以在較短的時間內自適應出閾值。

技術領域

本發明屬于多視圖三維重建技術領域，尤其涉及一種誤匹配去除方法、系統及應用。

背景技術

目前，視覺、聽覺、嗅覺、觸覺構成了人的感知系統，我們之所以能享受到豐富多彩的生活，這四種感知缺一不可。其中，通過雙眼獲得的信息是遠遠大于其余三種方式的。目前，高超的攝影技術可以通過相機模擬人的眼睛捕獲大量色彩、結構、紋理等信息。然而，隨著科學技術的發展，我們不再滿足于二維圖像，而是希望可以獲得三維立體的視覺感受。

早在上個世紀后期，人們就開始對將二維圖像投影到三維空間進行了各種研究，一直發展到當下，多視角圖像三維重建技術在航空航天以及日常生活中應用日益廣泛。同樣隨著硬件設備的更新，三維重建技術已不僅僅依賴于二維RGB圖像，而是可以采用RGB-D圖像、LIDAR掃描等方式進行重建。但考慮到成本、操作簡易程度等方面，多視圖三維重建無疑是最為簡便的。

通常多視圖三維重建流程包括從運動中恢復結構的方法(Structure-from-Motion，SfM)、多視圖立體視覺(Multi-view Stereo，MVS)、表面重建、紋理貼圖。其中SfM可以大致分為三種重建方式：增量式、全局式和分層式。其中增量式較全局式和分層式在準確性方面略勝一籌，在效率上稍稍遜色。但在航空航天、文物保護、醫學診斷等領域，精度、準確性是至關重要的。

增量式重建過程涉及到許多復雜步驟，局部特征提取、多視圖幾何模型估計、工程優化等，其中任何一步的誤差都會對后續工作造成影響，進而導致最終重建效果不盡人意。由于特征點的提取與匹配是初始步驟，后續的所有工作都是基于匹配的結果進行展開，匹配的準確性將對之后的三角測量、位姿估計等造成很大的影響，所以打好這個基礎，重建工作才能更好地進行。

最常用的去除誤匹配的方法是是隨機一致性采樣算法(Random SampleConsensus，RANSAC)，但對于存在相似紋理的物體，該方法的結果不夠理想，因此，需要一種新的濾除誤匹配的方法。

通過上述分析，現有技術存在的問題及缺陷為：對于存在相似紋理的物體，基于隨機一致性采樣算法的去除誤匹配的方法的結果不夠理想。

解決以上問題及缺陷的難度為：對于具有對稱性或相似紋理的物體，會存在大量的特征描述子極為相似，導致在匹配時會產生大量的誤匹配。如果這些誤匹配距離極線較近或是在極線上，則很難通過RANSAC去除。如果只是單純的修改RANSAC的閾值，不僅不會達到去除誤匹配的目的，反而會濾除一定的正確的匹配點，使得最終的三維點數目變少。

解決以上問題及缺陷的意義為：如果可以去除這些誤匹配，則在后續的位姿估計中可以得到更準確的結果，從而在三角測量時計算的三維點不會因為重投影誤差過大而被濾除，使得捆綁調整足以收斂，最終的稀疏點云更佳精準、估計正確的三維點數目上升。

發明內容

針對現有技術存在的問題，本發明提供了一種誤匹配去除方法、系統及應用，尤其涉及一種基于三角測量的誤匹配去除方法、系統及應用。