[发明专利]基于仿射不变特征与单应矩阵的线匹配方法

权利要求书

1.一种基于仿射不变特征与单应矩阵的线匹配方法，包括以下步骤:

步骤1、获取遥感影像对间的最优单应矩阵——基于仿射不变特征匹配的RANSAC迭代算法，获取遥感影像对间的最优单应矩阵；

步骤2、传递遥感影像对之间的线段——分别提取遥感影像对中的线段获得线段图，并以步骤1得到的最优单应矩阵为约束，以其中一个线段图为主片，另一线段图为从片，将从片上的线段传递到主片上，其中主片上的原有线段为主片线段，从片传递到主片的线段为从片线段；

步骤3、确定主片线段对应的疑似同名线段组——遍历所有主片线段，根据主、从片线段之间的方向、距离和重叠度，找到从片线段中与主片线段对应的所有疑似同名线段，构成该主片线段的疑似同名线段组； 

步骤4、确定从片线段对应的疑似同名线段组——遍历所有从片线段，根据主、从片线段之间的方向、距离和重叠度，找到主片线段中与从片线段对应的所有疑似同名线段，构成该从片线段的疑似同名线段组；

步骤5、剔除误匹配——将步骤3获得的主片线段与其疑似同名线段之间的对应关系和步骤4中从片线段与其疑似同名线段之间的对应关系进行比较，当主片线段L与从片线段L＇在步骤3、步骤4中均存在对应关系，则所述的主片线段L与从片线段L＇匹配成功，否则剔除主片线段L与从片线段L＇的匹配关系。

2.根据权利要求1所述的基于仿射不变特征与单应矩阵的线匹配方法，其特征在于，所述步骤1中基于仿射不变特征匹配的RANSAC迭代算法，具体方法如下：

Ⅰ、使用MSER作为仿射不变特征提取算子、SIFT作为特征描述算子，进行两幅影像的特征提取，生成特征向量；

Ⅱ、对两副影像的特征向量之间做距离运算，获得匹配的SIFT特征向量对；

Ⅲ、使用RANSAC方法对匹配的SIFT特征向量对进行处理，RANSAC方法的输入参数为距离阈值、输入的几何模型为参数未知的单应矩阵，处理后获得局内SIFT特征向量对及单应矩阵的具体参数，首次执行本步骤时RANSAC方法的距离阈值取值范围为（0，1]；

Ⅳ、根据估计出的单应矩阵对遥感影像对进行匹配，计算匹配准确率，所述匹配准确率为正确匹配对数目与匹配对总数的比；

Ⅴ、逐步增大RANSAC方法的距离阈值，并重复第3）步至第4步直到匹配准确率从100%开始下降，匹配准确率为100%的最大距离阈值对应的单应矩阵就是最优单应矩阵。

3.根据权利要求2所述的基于仿射不变特征与单应矩阵的线匹配方法，其特征在于：在步骤Ⅳ中，如果遥感影像对的同名特征区域的重叠度大于50%，则认为两者一一对应，即此匹配为正确匹配。

4.根据权利要求2所述的基于仿射不变特征与单应矩阵的线匹配方法，其特征在于：所述步骤Ⅱ中，匹配SIFT特征点时，当最小特征向量距离与次最小特征向量距离的比值大于0.6时，特征向量距离最小的那一对特征向量作为匹配的特征向量对。

5.根据权利要求1所述的基于仿射不变特征与单应矩阵的线匹配方法，其特征在于，在步骤2完成以后、步骤3执行之前对遥感影像的线段进行预处理，具体方法如下：

当两条线段角度小于4°、垂直距离不大于5个像素，且两条线段有重叠部分：线段长度差异超过50%时，保留较长的线段，去除较短的线段；否则做线段融合，取距离两线段相等的直线，并以两线段最远两端点作为融合后的线段端点。

6.根据权利要求1所述的基于仿射不变特征与单应矩阵的线匹配方法，其特征在于，在步骤3中，当某一从片线段同时满足以下三个条件时，该从片线段为相应主片线段的疑似同名线段：

a、与主片线段夹角小于5°；

b、与主片线段重叠长度占主片线段长度的20%以上；

c、到主片线段的垂直距离不大于10个像素。

7.根据权利要求6所述的基于仿射不变特征与单应矩阵的线匹配方法，其特征在于：利用线段重叠部分灰度的相似性缩小主片线段对应的疑似同名线段组的范围，具体方法如下：

沿垂直主片线段方向左右对称外扩，形成外扩矩形，计算所述外扩矩形覆盖区域的遥感影像灰度平均值M；在该主片线段对应的疑似同名线段组中，以同样的方法计算每条疑似同名线段外扩矩形覆盖区域的遥感影像的灰度平均值M＇；当M/M＇大于2或小于1/2时，将该疑似同名线段从疑似同名线段组中剔除，否则保留该疑似同名线段。