[发明专利]一种基于特征描述符的圆弧匹配方法

权利要求书

1.一种基于特征描述符的圆弧匹配方法，其特征在于,包括以下步骤：

步骤A、通过高斯金字塔构建尺度空间，提取圆弧；

所提取的圆弧包括以下信息：每条圆弧上的像素数、每个像素的坐标、提取圆弧条数、每条圆弧的端点坐标、圆弧弦的方向；其中，在求取圆弧上的像素数时将圆弧所在位置分成八象限来分析；

步骤B、对上述提取的圆弧进行描述，包括以下步骤：

B1、以提取后的圆弧为中心，生成圆弧支撑区域；

B2、在支撑区域中构建圆弧描述符CBD；

步骤C、根据生成的圆弧描述符CBD进行圆弧匹配。

2.根据权利要求1所述的匹配方法，其特征在于：所述步骤A中对圆弧提取包括以下步骤：

A1、尺度缩放：输入原始图像，对输入图像进行尺度缩放；

A2、计算像素梯度幅值和梯度方向：计算上述图像中所有像素点在图像坐标系下的梯度幅值和梯度方向ang(x,y)＝arctan(g_y(x,y)/g_x(x,y))，其中，所述图像坐标系以图像的左上角为坐标原点，向右建立坐标横轴，向下建立坐标纵轴，x,y是所求像素点的横纵坐标，g_x(x,y)和g_y(x,y)分别是图像上每个像素点在横、纵坐标轴方向的梯度；

A3、曲线生长并拟合圆弧：取梯度幅值最大的点作为种子点，以种子点为起点进行区域生长，生成一个能包含所有像素点的最小外接矩形；然后根据凸性原则和平滑原则连接区域生长生成的相邻的矩形区域，得到曲线生长的结果；最后将曲线生长后生成的圆环拟合成圆弧；

A4、计算误报率(NFA)，验证圆弧。

3.根据权利要求1所述的匹配方法，其特征在于：所述步骤A中，在提取圆弧过程中，还包括两个约束条件：(1)所提取圆弧的圆心角大于5°；(2)所提取圆弧的半径小于原始图像高度的一半。

4.根据权利要求1所述的匹配方法，其特征在于：所述步骤A中在八象限下求取圆弧上的像素数时，包括以下步骤：

(1)设定圆弧弧长与其像素数比值为1.1，求圆弧跨过完整象限的像素数P₁；

(2)根据圆弧起点所在象限及坐标以及圆弧与坐标轴的交点坐标求得圆弧起点所在象限像素数P₂；

(3)根据圆弧终点所在象限及坐标以及圆弧与坐标轴的交点坐标求得圆弧终点所在象限像素数P₃；

(4)最后得出该圆弧上总的像素数P：P＝P₁+P₂+P₃，所述圆弧的起点到终点以顺时针方向表示。

5.据权利要求4所述的匹配方法，其特征在于：所述步骤A中获得像素数后,求取每条圆弧上每个像素的坐标，包括以下步骤：

(1)构建二元二次方程组其中，x,y是所求像素点横纵坐标，x₀,y₀是当前圆弧圆心的横纵坐标，x_q,y_q是当前圆弧上所求像素点的前一个像素点的横纵坐标，r是当前圆弧的半径，α是将当前圆弧所对应圆心角分为P个圆心角后，每一个圆心角的大小；求得两组解及两组解对应的两个像素点与x轴正方向的夹角；

(2)利用圆弧起始角和终止角约束及圆弧圆心角约束剔除上述所述两组解中的一组解，依次循环到圆弧终点，得到圆弧上每个像素点的横纵坐标。