[发明专利]用于光度边缘描述的方法、系统和介质

说明书

公开了用于描述和跟踪一个或多个成像设备的视野内的边缘的系统和方法。在一个示例中，本系统定义跨边缘的宽度获取的一行像素，然后通过比较来自该行像素的相应像素对内的像素的灰度值和对比度中的至少之一来确定该边缘的二进制边缘描述符，所述比较的结果将所述二进制描述符内的位置位。

背景

计算机视觉的一个领域是特征匹配，其中一个相机的视野中的某一特征随时间被跟踪，或者多个相机的视野中的某一特征在同时被跟踪。在场景的不同视图中寻找表示要被跟踪的某个特征(例如书架的角落)的像素的集合对于创建场景的3D重构来说是关键的。对于角落来说，基于特征描述符的匹配已证明极大地优于早先的方法，存在丰富的方法(如SIFT、SURF)。较新的角落描述符能够以超实时工作(如BRIEF)。

然而，在诸如非杂乱的客厅之类的某些环境中，角落特征和/或丰富纹理通常在3D重构所要求的量中不存在。此类环境通常仍然确实包括长直的边缘特征。例如，客厅可包括书柜、桌子、天花板和墙壁。然而，对于边缘特征而言，还未提出稳健且超实时的特征描述或匹配算法。

概述

本技术的实施例涉及用于描述和跟踪一个或多个成像设备的视野内的边缘的系统和方法。在第一方面中，本技术描述第一图像中捕捉的一边缘。可通过定义跨该边缘的增加的灰度梯度的方向中获取的像素的偏移补块来描述该边缘。在一些示例中，像素的偏移补块是单行预先确定数量像素。

二进制边缘描述符可接着被定义为两个子串的串接。可通过比较偏移补块内的相应像素对内的灰度值来定义二进制边缘描述符的第一子串。可通过比较偏移补块内的相应像素对的对比度来定义二进制边缘描述符的第二子串。比较的结果可被用于对二进制描述符的子串内的位置位。

在为一图像中的一边缘定义了边缘描述符之后，同一边缘可从第二图像被匹配。这可通过计算第二图像中建议的边缘上的兴趣点的二进制边缘描述符来完成。通过将第二图像中的建议的边缘上的兴趣点的二进制边缘描述符与为第一图像定义的边缘描述符相比较，可将第二图像中的建议的边缘确认或拒绝作为与第一图象中的边缘匹配。给定二进制边缘描述符的组成，边缘描述符的生成与匹配可准确地实时标识两个图像中的匹配。

在第一示例中，本技术涉及用于描述视野内的一边缘的光度系统，包括：跨所述边缘的宽度获取的像素的偏移补块，所述补块具有单行预先确定数量的像素；以及通过在预先确定的规则下比较所述偏移补块内的像素对确定的二进制边缘描述符，在所述预先确定的规则下的所述比较的结果将所述二进制描述符内的位置位。

在第二示例中，本技术涉及具有处理器可读代码的一个或多个处理器可读存储设备，所述处理器可读代码具体化在所述处理器可读存储设备上，所述处理器可读代码用于对计算环境的一个或多个处理器编程来执行描述成像设备的视野内捕捉的边缘的方法，所述方法包括：(a)确定所述边缘上的兴趣点；(b)确定所述边缘的定向；(c)标识通过所述兴趣点并跨所述边缘的宽度定向的像素行；(d)比较步骤(c)中标识的像素行内的不同像素对的属性；以及(e)基于所述步骤(d)中执行的比较的结果对二进制描述符的位置位。

在一进一步的示例中，本技术涉及匹配第一和第二图像内的一边缘的方法，所述方法包括：(a)通过以下步骤描述来自所述第一图像的所述边缘：(i)定义跨所述边缘的宽度获取的像素的偏移补块，所述补块具有单行预定数量的像素；以及(ii)通过比较所述偏移补块内相应像素对内的像素的灰度值和对比度中的至少之一来定义二进制边缘描述符，所述比较的结果将所述二进制描述符内的位置位；以及(b)通过以下步骤将来自所述第一图像的所述边缘与所述第二图像的所述边缘匹配：(i)计算所述第二图像中建议的边缘上的兴趣点的二进制边缘描述符，(ii)在所述第二图像中所述建议的边缘上的所述兴趣点的边缘描述符与所述第一图像中的所述边缘的所述边缘描述符之间的汉明距离低于预先确定的值的情况下，将所述第二图像中的所述建议的边缘确认为匹配所述第一图像中的所述边缘。