[发明专利]一种直线立体匹配方法

说明书

技术领域

本发明属于摄影测量和图像处理技术领域，特别是涉及一种直线匹配方法。

背景技术

立体匹配是摄影测量和图像处理领域长期研究的一个基本问题，它的目的 是获取目标场景的三维信息，方法是匹配从两个不同视点图像中提取出来的特 征集。直线是立体匹配应用的一种重要特征，国内外很多学者致力于基于直线 的立体匹配问题。

目前，直线立体匹配是一个公认的难题，主要体现在以下两个方面：第一， 由于场景遮挡、图像噪声以及直线提取过程中的不确定性等问题的影响，造成 从不同图像中提取的同名直线特征的属性出现差异，不易准确生成直线特征匹 配对假设；第二，匹配过程中没有严格的去模糊约束机制，从而难于区分真实 匹配对假设和虚假匹配对假设。为了得到可靠的匹配结果，绝大多数已有匹配 算法将直线立体匹配问题转化为一个优化求解问题，为得到全局一致的匹配结 果，普遍应用唯一性约束，即限定直线特征之间的对应关系只能是“一配一” 的。事实上，直线特征之间还可能存在“一配多”甚至“多配多”等复杂对应 关系，其产生的原因主要是遮挡和特征不确定性，体现在以下三个方面：第一， 提取过程中一条直线特征被分割成多段；第二，一条三维直线在某个观测视角 中的投影被遮挡而断裂成多段；第三，一组互连的空三维直线共面且该平面通 过其中一个相机的摄影中心，则这组三维直线在一幅图像中的投影共线并连接 成一条直线特征，而在另一幅图像中的投影则由多条直线特征组成。

当前，对于包含复杂对应关系的直线立体匹配问题有两种解决思路：第一， 基于特征整体变换的方法。假定一幅图像或模型中的一组直线与另一幅图像或 模型中的一组直线间存在参数一致的几何变换，搜索整体变换误差最小情况下 的直线特征间对应关系作为匹配结果。这类方法通常应用于二维图像配准或基 于模型的二维/三维目标识别、姿态参数求解等，而对求解基于立体像对的匹配 问题则很难适用；第二，对直线进行编组的方法。应用较多的是断裂直线编组 和感知编组方法。断裂直线编组是在单幅图像中将共线的临近直线编为一组， 然后以编组为单位参与匹配。该方法可以部分解决断裂直线造成的复杂匹配问 题，但对于直线特征提取不完整性严重的情况仍然难以得到满意的匹配结果； 感知编组是依据拓扑关系将同一幅图像中形成特定的几何形状的直线特征编为 一组，这种思路的优点是编组之间的匹配有更多的属性信息可用于消除模糊性， 且可以在一定程度上补充因直线提取过程造成的直线特征不完整部分。这两种 编组方法的缺点在于分别在不同图像内对直线进行编组，由于投影变换和遮挡 等问题，编组结果由一幅图像到另一幅图像可能是变化的，难以保证编组过程 的稳定，并且，它们除对少数断裂直线的兼容外，并不能完全解决所有“一配 多”和“多配多”的对应性问题，尤其是包含多条非共线直线的复杂对应性问 题。

发明内容

本发明的目的是提供一种直线立体匹配方法，能够对直线立体匹配中的遮 挡问题和特征不确定性问题进行建模，对实现对直线间“一配一”、“一配多” 或“多配多”在内的各种对应关系的求解。

本发明方法对该问题进行求解的工作流程是：利用提取的直线特征从统计 意义上恢复对应的投影直线→由恢复的投影直线生成所有直线特征编组→选取 最可靠的直线特征编组作为匹配问题的解。

本发明的技术方案是，一种直线立体匹配方法，具体包括下述步骤：