[发明专利]一种ORB特征提取与匹配的方法及装置

权利要求书

1.一种ORB特征提取与匹配的方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤(1)：将不同时刻同一场景的多帧原始图像转化为只包含灰度信息的图像，对转化后的每一帧灰度图像进行FAST角点、HARRIS角点提取，对每一帧灰度图像中的每个像素点进行质心计算，并对每一帧灰度图像进行高斯模糊，然后输出每一帧图像的特征点关键信息和经高斯模糊后的图像，特征点关键信息包括提取的FAST角点信息、HARRIS角点信息以及质心计算结果；

步骤(2)：根据金字塔的层数要求重复执行步骤(1)，对每一帧图像进行下采样，得到每一帧图像的多组特征点关键信息和经高斯模糊后的图像；

步骤(3)：根据特征点关键信息和经高斯模糊后的图像，计算特征点对应的描述子信息，将两帧图像的描述子信息进行特征匹配，得到ORB特征匹配结果；

步骤(1)中质心计算方法如下：

步骤(a)：以每一个像素点为中心，d为直径的圆形窗口，计算每个像素点的邻域距m_pq：

m_pq＝∑_x,yx^py^qI(x,y)

其中，I(x,y)是以当前像素点为原点的坐标系，x和y是I(x,y)坐标系中的坐标；p和q取0或1，计算一阶领域距的值m₀₀，m₀₁和m₁₀；

步骤(b)：根据邻域距计算质心C：

其中，m₀₀是以I(0,0)为原点，直径为d的圆形窗口中所有像素点的灰度累加和；m₁₀是x方向上的质心偏移累加和，m₀₁是y方向上的质心偏移累加和，C是以I(0,0)为原点的质心的相对坐标；

步骤(c)：从特征点到质心C做向量，则质心角度θ为：

θ＝atan2(m₀₁,m₁₀)

其中，从I(0,0)指向质心C的向量与x轴的夹角即为质心角度θ，根据C的坐标，并通过反正切函数即能求得质心角度θ的数值；

将直径为d个像素点的圆形窗口从图像的左方到右方，从上方到下方呈z字形滑动，计算m₀₁：

m₀₁＝原有邻域距+新进入圆形窗口的右半圆的边界像素点加权和－新移出圆形窗口的左半圆的边界像素点加权和；

将边长为d个像素点的正方形窗口从图像的左方到右方，从上方到下方呈z字形滑动，计算m₁₀：

m₁₀＝正方形窗口内的列向量和的加权和－正方形窗口内圆形窗口外的像素点加权和。

2.根据权利要求1所述的ORB特征提取与匹配的方法，其特征在于，在步骤(3)之后还包括：输出原始图像以及与原始图像同步的ORB特征匹配结果。

3.根据权利要求1所述的ORB特征提取与匹配的方法，其特征在于，在步骤(1)之前还包括：采集不同时刻同一场景的多帧图像，并进行存储。

4.根据权利要求3所述的ORB特征提取与匹配的方法，其特征在于，当采集的是一路视频流的多帧图像时，将当前描述子信息与前一帧图像缓存的描述子信息进行匹配，得到一路图像的ORB特征匹配结果；

当采集的是两路视频流时，将两路视频流的描述子信息进行互相匹配，得到两路图像的ORB特征匹配结果。

5.根据权利要求4所述的ORB特征提取与匹配的方法，其特征在于，当采集的是一路视频流的多帧图像时，金字塔的层数为1层；

当采集的是两路视频流时，金字塔的层数为2～3层。