先验信息传导的序列立体图像匹配方法

摘要

本发明公开了属于导航与自动控制技术领域的一种先验信息传导的序列立体视觉图像匹配方法。该方法首先对第一对立体图像进行左右目密集特征点匹配，然后从第二个立体像对开始，对每一对立体图像的匹配均采用前一对匹配结果作为导引信息进行匹配，最后以当前成像的左右目图像匹配结果作为导引信息，对下一个相邻视角的成像立体像对重复上述步骤所有操作，获得整个连续成像序列所有图像的匹配结果。本发明利用了连续成像的视场区域重叠的特点，达到了提高匹配精确度和速度的效果，在无人驾驶车辆导航、天体表面探测器视觉控制等领域可极大提高速度和精度，保证基于视觉图像的导航与控制能可靠、稳定安全运行。

主权项

一种先验信息传导的序列立体视觉图像匹配方法，其特征在于，包括如下步骤：对第一对立体图像进行左右目图像密集特征点匹配，其匹配过程描述为：(1)第一对左、右目立体图上分别进行特征点提取，获取各自的特征点集合，即左图点集合和右图点集合；(2)依次对左图点集合中每一个点在右图点集合中寻找其同名匹配点，确定方法为选择右图上点集中与距离在一定范围内与左图点具有最大相关系数的点，如果该相关系数大于阈值0.75则确定为同名匹配点，对每一个点进行此项操作，最终获得左右图同名配准点集；所述一定范围设定为小于30像素；(3)对左图上每一个待匹配点在上述(2)步确定的同名点集左图匹配初值点列中，搜索距离与最近的三个匹配点确定条件为：三点不在同一条直线上，且其在右图上的三个同名点也不在同一直线上；(4)计算待匹配点邻近区域在左、右图之间的仿射变换模型，通过上述(3)步选定的三个同名点解算仿射变换的参数a₁～c₂，根据仿射模型参数，对待匹配左图上(3)确定的三点区域内每个点计算其在右图上的初选匹配点计算方法由下式给出；x′_R＝a₁x_L+b₁y_L+c₁y′_R＝a₂x_L+b₂y_L+c₂(5)确定左图上待匹配点在右图上的最终精确同名点，在右图上以上一步计算的点为同名匹配初值点，采用最小二乘方法进行优化，获得最终的精确匹配点(6)重复上述(3)～(5)步骤，获取所有同名匹配点列从第二个立体像对开始，对每一对立体图像的匹配均采用前一对匹配结果作为导引信息进行匹配，该过程通过以下步骤实现：(7)计算当前像对中与相邻前一个立体图像对重叠的公共区域部分的图像匹配，该步骤将相邻两次成像公共区域的点从上一个已经匹配图像对上转移到当前待匹配图像对上，从而获得在该区域的匹配初始值，具体方式为：1)计算相邻上一对立体图像上点P的空间位置坐标；2)根据投影方程计算空间点P在相邻的第二次成像的左、右目图像的对应像点和3)重复1)、2)直到上一立体图像上所有图像点在当前立体像对上的对应点都计算完毕，获取匹配点列4)根据计算的转移点列与当前立体图像左、右目图像的隶属关系确定当前图像上的匹配初值点集；(8)当前图像对与上一次成像的重叠区域部分进行图像匹配；(9)当前图像中与前次成像的非重叠区域进行图像匹配；以当前成像的左右目图像匹配结果作为导引信息，对下一个相邻视角的成像立体像对重复上述第(7)～(9)步骤所有操作，获得整个连续成像序列所有图像的匹配结果。