[發明專利]一種基于直線段上下文特征的遙感圖像匹配方法

有效

• 申請號: 202110344757.2
• 申請日: 2021-03-31
• 公開（公告）號: CN113095384B
• 公開（公告）日: 2023-04-28
• 發明（設計）人: 王正兵;馮旭剛;吳玉秀;聶建華;吳紫恒
• 申請（專利權）人: 安徽工業大學
• 主分類號: G06V10/75
• 分類號: G06V10/75;G06T3/00;G06T5/40
• 代理公司: 安徽知問律師事務所 34134
• 代理人: 平靜

1.一種基于直線段上下文特征的遙感圖像匹配方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1、分別提取參考圖像和待匹配圖像中的顯著直線結構，并將其分解為直線段作為匹配基元；

步驟2、對于兩幅圖像中的每一條直線段，分別構造直線段上下文特征描述符對其進行描述，通過對比參考圖像和待匹配圖像中各直線段上下文特征描述符的相似度進行初步匹配；

步驟3、特征迭代匹配，根據上一次匹配結果計算圖像間的尺度比，并依據尺度比重新提取待匹配圖像中的直線段；對于待匹配圖像中的每一條直線段，再次計算其直線段上下文特征描述符，并與參考圖像中的直線段進行匹配，判斷匹配結果是否滿足給定要求，若不滿足，則跳轉到步驟3繼續執行迭代匹配過程，若滿足，則跳出迭代匹配過程；

步驟4、根據迭代匹配的結果計算圖像間的轉換矩陣，并進行一致性檢驗以消除異常匹配的直線段，得到最終匹配結果；

所述的步驟1包括以下步驟：

步驟1-1、對于參考圖像和待匹配圖像，采用EDLines算法分別提取兩幅圖像中的顯著直線結構，并設定長度閾值L_th，去除其中較短的直線結構，其中閾值L_th范圍為lm～1.2lm，lm為該圖像中所有直線結構長度的中位值；

步驟1-2、對于步驟1-1中保留的直線結構，進一步以L_th為閾值將其分解為長度較短的直線段作為匹配基元；

在所述步驟2中，計算直線段上下文特征描述符的具體過程為：

步驟2-1、由步驟1-2可得圖像中的直線段集合，記為L＝{l₁,l₂,…,l_m}；其中，m為提取的直線段的個數；對于集合中的一條直線段l_i，其相對于直線段l_j的位置和姿態可表示為其中，θ_ji為兩條直線段中點連線與l_j的夾角，為兩條直線段之間的夾角；

步驟2-2、對于所有的l_i，計算描述向量v_ji，則直線段l_j與其它直線段的關系可描述為V_j＝{v_j1,v_j2,…,v_jm}；其中，i＝1,2,...m；i≠j；

步驟2-3、將θ的取值范圍(0,2π)均勻劃分為8個角度區間，的取值范圍(0,π)均勻劃分為4個角度區間，計算V_j的直方圖描述如公式(1)，

其中，為直方圖中第k個元素值，bin(k)為第k個角度區間，K為直方圖維數；直方圖h_lj即為l_j的直線段上下文特征描述符；

在所述步驟3中，特征迭代匹配的具體過程為：

步驟3-1、根據上一次匹配結果計算待匹配圖像和參考圖像之間的尺度比，記為r^t-1；

步驟3-2、根據尺度比r^t-1重新設定待匹配圖像的長度閾值如公式(3)，

其中，為步驟1中參考圖像的長度閾值，為重新計算的待匹配圖像的長度閾值；進一步以重新計算的為閾值將待匹配圖像中提取的直線結構分解為長度較短的直線段作為新的匹配基元；

步驟3-3、對于待匹配圖像中的每一條直線段，再次計算其直線段上下文特征描述符，并與參考圖像中的直線段進行匹配；

步驟3-4、根據步驟3-3的匹配結果計算待匹配圖像和參考圖像之間的尺度比，記為r^t；計算尺度比變化率如公式(4)，

步驟3-5、判斷最新的匹配結果是否滿足給定要求，當0.9＜T＜1.1或迭代次數大于5時，視為滿足給定要求，跳出迭代匹配過程，否則跳轉到步驟3-1繼續執行迭代匹配過程。