一种球面特征提取方法

摘要

本发明公开了一种球面特征提取方法，涉及计算机视觉领域，所述方法包括以下步骤：通过测地线网格获取均匀参数化表示的球面图像；对球面图像进行FAST的特征检测；通过图像灰度值比较的球面图像特征点描述算法对过滤后特征点进行处理，获取过滤后特征点的描述符。本发明计算速度快，能够实时地对球面特征进行检测和描述。本发明相对于现有的球面特征提取算法和基于局部平面投影的方法也具有较好的算法鲁棒性。本发明的鲁棒性在相机发生旋转和移动时均有所体现。

主权项

一种球面特征提取方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：通过弧等分产生的测地线网格获取均匀参数化表示的球面图像；将球面图像等份拆分，经过拉伸转换、边界扩展后得到球面图像的存储网格；对球面图像进行FAST的特征检测；基于球面图像的存储网格，通过图像灰度值比较的球面图像特征点描述算法对过滤后特征点进行处理，获取过滤后特征点的描述符；所述通过弧等分产生的测地线网格获取均匀参数化表示的球面图像的步骤具体为：建立单位球内接正二十面体，作为初始的多面体A；采用弧等分的方式，将多面体的每条弧线进行n等分，用大弧两两连接等分点，等分点和弧线的交点作为多面体新的顶点；当三条弧线不能交于同一点时，使用三个交点的质心作为新的顶点；构建生成多面体的对偶网格；基于对偶网格对球面图像进行采样，得到球面图像；其中，所述将球面图像等份拆分，经过拉伸转换、边界扩展后得到球面图像的存储网格的步骤具体为：a)将球面图像拆成全等的5部分，并将每部分展平得到一个平行四边形结构的计算网格；b)将该平行四边形结构进行坐标变换转换为矩形结构的存储网格；c)对存储网格的四个边界沿不同的方向进行扩展，涵盖后续特征点检测的范围；所述对球面图像进行FAST的特征检测的步骤具体为：a)建立不同分辨率下以geodesic grid方法表示的球面图像，每一种分辨率下的球面图像作为球面尺度金字塔中的一层；b)将FAST在测底线网格上做适应性拓展，对球面尺度金字塔的每一层利用球面FAST进行特征点检测；c)计算潜在特征点的FAST得分，当得分在邻域像素的FAST得分中最大时保留该特征点，否则将该特征点移除；所述通过图像灰度值比较的球面图像特征点描述算法对过滤后特征点进行处理，获取过滤后特征点的描述符的步骤具体为：a)利用像素点邻域的灰度质心计算特征点的主方向；b)根据计算得到的每个特征点的主方向，结合球面图像的存储网格到计算网格的坐标变换矩阵，对采样模式进行相应的旋转；c)对旋转后采样模式中的每个位置对(x_i,y_i)，如果像素灰度值I(x_i)<I(y_i)，则描述符中对应的位为1；否则为0；d)将c)中根据每个位置对得到的二进制比较值进行串联，组成某个特征点的描述符；根据计算的特征点的主方向对训练的采样模式进行旋转，得到旋转归一化的采样模式其中，T为坐标变换矩阵，R_θ为以主方向为旋转角度的旋转矩阵，S为训练得到的定义在存储网格上的采样模式。