[发明专利]一种视角不变局部区域约束的倾斜影像直线特征匹配方法

权利要求书

1.一种视角不变局部区域约束的倾斜影像直线特征匹配方法，其特征在于，所述方法依次包括以下步骤：

步骤一：对参考影像和待匹配影像分别提取直线特征，并计算每条直线特征的特征显著性；

步骤二：利用核线关系构造视角不变局部区域，基于视角不变局部区域计算所述步骤一得到的每条直线特征的特征区域；

步骤三：对每条直线特征，在所述步骤二所得的特征区域内计算相位一致性值和方向，为每条直线特征构造相位一致性特征描述符；

步骤四：根据所述步骤一计算的每条直线特征的特征显著性，将所有直线特征中显著性值最大的前t％的直线特征作为显著直线特征，其余直线特征作为非显著直线特征；

步骤五：基于所述步骤三得到的特征描述符计算特征相似性对所述步骤四得到的显著直线特征进行匹配；

步骤六：将所述步骤五显著直线特征匹配结果中未匹配成功的显著直线特征归入非显著直线特征中；

步骤七：分别在参考影像和待匹配影像上以所述步骤五得到的匹配成功的显著直线特征为聚类中心，将非显著直线特征聚类到显著直线特征类别中；

步骤八：基于所述步骤七的聚类结果，采用非穷举搜索的方式，进行非显著直线特征匹配；

其中，在所述步骤二中，根据如下方法计算每条直线特征的特征区域：

(a)对于参考影像上任意一条直线特征L_i，计算其首尾端点在待匹配影像上对应的两条核线，在待匹配影像上寻找位于两条核线所夹范围内或至少与其中一条核线相交的直线特征作为该参考直线特征的候选直线特征，得到式(2)所示的L_i的候选同名直线特征集合：

式(2)中，表示参考直线特征L_i在待匹配影像上的候选同名直线特征集合，q₁,L,q_m,L,q_n表示候选同名直线特征集合中的n条候选同名直线特征；

(b)对参考影像直线特征L_i，从其两侧分别选择N条距离最近且与其夹角大于阈值T_θ的直线特征，这2N条直线特征分别与参考直线特征L_i构成直线特征对，得到式(3)所示的直线特征对集合：

式(3)中，L_i表示参考影像上正在处理的直线特征，l₁,L,l_j,L,l_2N表示参考直线特征L_i两侧选取的与其进行特征组对的2N条直线特征，表示基于参考直线特征L_i构建的直线特征对集合；

(c)对参考直线特征L_i对应的待匹配影像上的候选直线特征集合中的每条直线特征q₁,L,q_m,L,q_n，进行步骤(b)中的同样操作构造直线特征对，在待匹配影像上得到式(4)所示的L_i对应的待匹配影像直线特征对集合：

式(4)中，q₁,L,q_m,L,q_n表示参考直线特征L_i的候选同名直线特征集合中的n条直线特征，l'_m,1,L,l'_m,o,L,l'_m,2N表示从L_i的第m条候选直线特征q_m两侧选取的2N条与q_m构造直线特征对的特征；

(d)对于参考直线特征L_i构建的直线特征对集合中的每个直线特征对(L_i,l_j)，计算其直线交点以及交点在待匹配影像上的核线，计算待匹配影像上候选直线特征对集合中每对直线特征的交点到该核线的垂直距离，如果距离小于阈值T_d，则将该直线特征对作为参考影像上直线特征对(L_i,l_j)的候选同名直线特征对，从而对参考影像直线特征L_i构成的每个直线特征对(L_i,l_j)，在待匹配影像上都得到了一个候选同名直线特征对集合

(e)对于参考影像上直线特征L_i构建的直线特征对集合中的每个直线特征对(L_i,l_j)，利用其四个直线段端点在参考影像上构造一个四边形区域R_ij；同时，计算四个端点在待匹配影像上对应的核线，在待匹配影像上，这四条核线与(L_i,l_j)的候选直线特征对集合中的每个直线特征对(q_m,l'_m,k)相交形成一个与R_ij对应的四边形区域

(f)对于参考影像上直线特征L_i构建的所有四边形区域R_ij及其在待匹配影像上的候选同名直线特征构建的所有四边形区域按式(5)将四边形区域拟合为椭圆形区域：

式(5)中，w₁表示椭圆长轴长度，w₂表示椭圆短轴长度，α表示椭圆长轴方向，v表示四边形区域的零阶中心矩，μ₁₁,μ₀₂,μ₂₀表示四边形区域的二阶中心矩元素，λ₁和λ₂表示四边形区域二阶中心矩的特征值，其中λ₁≥λ₂；

(g)基于步骤(f)的四边形拟合的椭圆区域，按如下方法确定直线特征对中每条直线特征的椭圆形特征区域：以直线特征所在的四边形边的中点为椭圆特征区域的中心，椭圆特征区域的长轴长度与短轴长度之比以及长轴方向与四边形拟合的椭圆区域的长轴与短轴长度之比以及长轴方向相同，并且椭圆特征区域的边缘需要经过该直线特征所在四边形边的两个端点；

(h)将直线特征的椭圆特征区域归一化为半径等于的圆形区域，并按直线特征方向对圆形区域进行旋转，归一化到水平方向，作为最终的特征区域；

(i)重复步骤(a)到步骤(h)直至参考影像上所有直线特征处理完毕。