一种基于角点引导的图像快速边缘匹配方法

摘要

本发明属于计算机立体视觉技术，涉及一种新的立体景象特征快速匹配方法。本发明的匹配步骤如下：使用Harris角点探测器和Canny边缘探测器分别提取左右两幅图像的角点和边缘，并对角点进行匹配；根据角点与边缘上最近点的距离大小，把待匹配边缘分为两类，采用已匹配角点作为约束实现边缘的匹配；采用边缘约束方法实现点的匹配。本发明充分利用了已匹配角点的信息作为约束，使匹配速度能够得到快速性的保障；采用边缘约束实现每个点的匹配，避免了单纯利用极线约束可能带来的误匹配问题。

主权项

1、一种基于角点引导的图像边缘快速匹配方法，其特征在于，匹配步骤如下：1.1、使用Harris角点探测器和Canny边缘探测器分别提取左右两幅图像的角点和边缘，并对角点进行匹配；1.2、利用已匹配的角点作为约束实现边缘的匹配，根据角点与边缘上最近点的距离大小，把待匹配边缘分为以下两类：角点附近的边缘，其距离小于等于4个像素；离角点距离远的边缘，其距离大于4个像素；1.2.1、匹配角点附近的边缘；在如此小的区域范围内不考虑反映在图像上的变形，设角点c1和c2分别是两幅图像上的对应点即匹配点对，采用下面的搜索方法进行边缘匹配，其具体步骤如下：1.2.1.1、从角点c1和c2同时向8个方向即右、右上、上、左上、左、左下、下、右下搜索，搜索的第1层有8个像素，搜索的第2层有16个像素，第3层有24个像素，...，若搜索的第1层在某一个方向上同时遇到边缘上的点，则该两条边缘是匹配边缘，搜索结束，否则继续向外层搜索直到规定的搜索层数，搜索层数为4层，该步搜索得到角点c1和c2附近的可能存在的匹配边缘，若该步搜索结束后仍然没有结果，说明在该匹配角点附近没有匹配的边缘存在，继续进行步骤1.2.1.2；1.2.1.2、按照步骤1.2.1.1所述的方法，在其他匹配角点对的附近进行搜索，直到所有的已匹配角点对都在其附近搜索一遍，得到角点附近的所有的可能匹配的边缘；1.2.2、匹配离角点距离远的边缘；设角点c3和c4分别是左右图像的一对匹配点，从左图像上的角点c3开始逐层分别向8个方向扩展搜索，扩展范围是w/4、h/4两者的较小值，w、h分别是图像的像素宽度与高度，当遇到未匹配的边缘L2上的一点P1时，找到右图像上与P1位置对应的点P，搜索以P为中心的一个小区域，该区域大小为3×3～7×7个像素，搜索过程中利用极线约束、灰度相关约束的方法识别该区域内是否有点P1的匹配点，若找到P1的匹配点Pr，则Pr所在的边缘R2就是边缘L2的匹配边缘，然后，继续往外扩展直到规定的扩展范围，找到在上述扩展范围内所有可能的匹配边缘；对其他的匹配角点对也采用同样的方法进行搜索，得到离角点距离远的可能匹配的边缘；1.3、采用边缘约束方法实现点的匹配；其具体约束方法如下：1.3.1、考虑左右图像中一对匹配的边缘L和R，角点约束得到了边缘上的一对匹配点，称为参考匹配点对，利用该匹配点对并根据顺序性约束引导L、R上其他点的匹配，引导方法是：在参考匹配点对的上下邻域可能存在匹配点对与考虑到图像之间可能存在的一定形变，因此，L[i+1]可能与R[j+1+k]匹配，L[i-1]可能与R[j-1-k]匹配，k表示匹配边缘上的一个小的偏移，k的取值为0和1，也就是说i+1的匹配点可能是j+1或j+2，i-1的匹配点可能是j-1或j-2，同理，对于参考匹配点对的下一个邻域可能存在匹配点对与同样考虑到可能存在形变，因此，L[i+2]可能与R[j+2+p]匹配，L[i-2]可能与R[j-2-p]匹配，p表示匹配边缘上的一个小的偏移，p的取值为-1、0和1，也就是说i+2的匹配点可能是j+1、j+2或j+3，i-2的匹配点可能是j-1、j-2或j-3，处理完上述邻域的点的匹配后，继续进行步骤1.3.2；1.3.2、若有参考匹配点对那么相对于参考匹配点对在匹配边缘上向上偏移量为n的位置，n≥3，考虑图像之间可能存在形变，因此，可能有d是点j+n附近的匹配边缘上的小的偏移范围，在该情况下，点i+n也可能对应到点j+n下面的几个点，所以，d可能为负值，取d为-2～+2之间的整数，把侯选匹配点限定在5个像素内，再利用极线约束得到点的匹配，同理，相对于参考匹配点对向下偏移量为m的位置，m≥3，可能存在d是点j-m附近的匹配边缘上的小的偏移范围，取d为-2～+2之间的整数，把侯选匹配点限定在5个像素内，再利用极线约束得到点的匹配，上述过程得到该对边缘上的所有匹配点，继续步骤1.3.3；1.3.3、同理，对其他的匹配的边缘对，重复进行步骤1.3.1与1.3.2，直到所有的匹配的边缘处理完毕，得到所有的匹配点。