一种线段匹配方法及匹配系统技术方案

本发明专利技术公开了一种线段匹配方法，包括：获取当前图像的第一线段集合和参考图像的第二线段集合；构建第一邻域集合；构建第二邻域集合；从第一线段集合中选择待匹配线段，利用第一邻域，获取待匹配线段的邻域；根据待匹配线段的邻域和第二邻域集合，获取待匹配线段的第一候选线段集合；根据待匹配线段的类别，利用第一候选线段集合进行显著性匹配或进行基于仿射相似度的匹配，获得待匹配线段候选线段集合；获取第一线段集合中每条线段的候选线段集合；利用第一线段集合中每条线段的候选线段集合，构建得分矩阵；通过计算得分矩阵，获取第一线段集合和第二线段集合的匹配线段。本发明专利技术同时还公开了一种线段匹配系统。时还公开了一种线段匹配系统。时还公开了一种线段匹配系统。

【技术实现步骤摘要】
一种线段匹配方法及匹配系统


[0001]本专利技术涉及计算机视觉与图像处理领域，特别涉及一种线段匹配方法及匹配系统。

技术介绍

[0002]特征匹配是解决许多计算机视觉问题的基本环节，其中点特征与线特征是最常使用的两种特征。在过去几年里，基于点特征的匹配方案已经得到广泛的研究与应用，它们可以快速的得到图像间的点特征匹配关系，而图像中的线特征常由于图像间的视图变换难以快速得到准确匹配。但线特征比点特征包含更多的结构信息，因此利用线特征进行图像间匹配在三维建模，机器人导航等领域中都有着重要作用。
[0003]而现有技术中的线段匹配方法存在诸多问题，如鲁棒性较低、匹配成本较高、匹配耗时较长、匹配准确度较低等等。

技术实现思路

[0004]有鉴于此，本专利技术提供了一种线段匹配方法及匹配系统，以期至少部分地解决上述提及的技术问题中的至少之一。
[0005]根据本专利技术的一个方面提供了一种线段匹配方法，包括：
[0006]获取当前图像的第一线段集合和参考图像的第二线段集合；
[0007]获取第一线段集合中每条线段的邻域，构建第一邻域集合，并利用所述第一邻域集合对第一线段集合中的线段进行分类；
[0008]获取第二线段集合中每条线段的邻域，构建第二邻域集合；
[0009]从第一线段集合中选择待匹配线段，利用第一邻域，获取待匹配线段的邻域；
[0010]根据待匹配线段的邻域和第二邻域集合，获取待匹配线段的第一候选线段集合；
[0011]根据待匹配线段的类别，利用第一候选线段集合进行显著性匹配或进行基于仿射相似度的匹配，获得待匹配线段候选线段集合；
[0012]获取第一线段集合中每条线段的候选线段集合；
[0013]利用第一线段集合中每条线段的候选线段集合，构建得分矩阵；
[0014]通过计算得分矩阵，获取第一线段集合和第二线段集合的匹配线段。
[0015]根据本专利技术的实施例，上述获取当前图像的第一线段集合和参考图像的第二线段集合包括：
[0016]利用直线检测分割算法处理当前图像，获取第一线段集合；
[0017]利用直线检测分割算法处理参考图像，获取第二线段集合；
[0018]其中，邻域是以线段中点作为中心点的矩形区域，矩形区域的长度用式(1)表示，宽度用式(2)表示：
[0019]l＝α*len(1)，w＝β*len(2)，
[0020]其中，α为预设的长度比例系数，β为预设的宽度比例系数，len表示线段的长度；
[0021]其中，利用第一邻域集合对第一线段集合中的线段进行分类包括：
[0022]从第一线段集合中选择待处理的线段；
[0023]获取待处理的线段的邻域；
[0024]根据待处理的线段的邻域内的特征点数量，将待处理的线段分类为显著性线段和弱纹理线段；
[0025]遍历第一线段集合，对第一线段集合中的每条线段进行分类。
[0026]根据本专利技术的实施例，上述根据待匹配线段的邻域和第二邻域集合，获取待匹配线段的第一候选线段集合包括：
[0027]从第二线段集合中选择参考线段，并利用第二邻域集合获取参考线段的邻域；
[0028]获取待匹配线段的邻域；
[0029]利用尺度不变特征检测算法和最近邻特征匹配算法，获取待匹配线段的邻域和参考线段的邻域内互相匹配的特征点数量；
[0030]当互相匹配的特征点数量大于预设的特征点阈值时，将参考线段加入第一候选线段集合；
[0031]遍历第二线段集合，获取待匹配线段的第一候选线段集合；
[0032]其中，预设的特征点阈值由式(3)表示：
[0033]V
p
＝s*min(N1,N2)
ꢀꢀꢀꢀ
(3)，
[0034]其中，V
p
表示预设的特征点阈值，s表示预先设定的比例系数，N1为待匹配线段邻域内得到匹配的特征点数量，N2为参考线段邻域内得到匹配的特征点数量。
[0035]根据本专利技术的实施例，上述获得待匹配线段候选线段集合包括：
[0036]当待匹配线段是显著性线段时，利用第一候选线段集合进行显著性匹配；
[0037]其中，显著性匹配包括：
[0038]利用待匹配线段的邻域，构造待匹配线段的单应矩阵；
[0039]根据单应矩阵，获取待匹配线段的第一端点和第二端点在参考图像上的第一映射点和第二映射点；
[0040]根据第一映射点和第二映射点，获取映射线段；
[0041]计算映射线段与第一候选线段集合中每条候选线段的距离；
[0042]将距离值小于预设的距离阈值的候选线段加入到候选线段集合。
[0043]根据本专利技术的实施例，上述映射点由式(4)表示：
[0044](X
′
j
)
i
＝H(X
j
)
i
[0045]其中，X
′
j
表示第j映射点，X
j
表示第j个端点，H表示单应矩阵；
[0046]其中，映射线段到候选线段的距离由式(5)表示：
[0047]d＝(d1+d2+d3+d4)/4
ꢀꢀꢀꢀ
(5)，
[0048]其中，d1表示映射线段的第一映射点到候选线段的距离，d2表示映射线段的第二映射点到候选线段的距离，d3表示候选线段的第一端点到映射线段的距离，d4表示候选线段的第二端点到映射线段的距离。
[0049]根据本专利技术的实施例，上述当显著性匹配失败时，对待匹配线段进行基于仿射相似度的匹配；
[0050]其中，基于仿射相似度的匹配包括：
[0051]从第一候选线段集合中选择参考线段，并根据参考线段邻域集合，获取参考线段的邻域；
[0052]获取待匹配线段的邻域和参考线段的邻域内互相匹配的特征点对集合；
[0053]从特征点对集合中选择特征点对，计算其余特征点对的仿射相似度，得到多个仿射相似度值；
[0054]从多个仿射相似度值中选择中值作为特征点对的邻域相似度值；
[0055]遍历特征点对集合，获取所属特征点对集合中每个特征点对的邻域相似度值，并将邻域相似度最大值作为待匹配线段和参考线段的仿射相似度值；
[0056]遍历第一候选线段集合，获取每条参考线段与待匹配线段的仿射相似度值；
[0057]根据相似度阈值，将第一候选线段集合中仿射相似度值大于相似阈值的参考线段加入到候选线段集合中。
[0058]根据本专利技术的实施例，上述获得待匹配线段候选线段集合包括：
[0059]当待匹配线段是弱纹理线段时候，对待匹配线段进行基于仿射相似度的匹配；
[0060]其中，基于仿射相似度的匹配包括：
[0061]从第一候选线段集合中选择参考线段，计算待匹配线段与参考线段的角度差；
[0062本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种线段匹配方法，包括：获取当前图像的第一线段集合和参考图像的第二线段集合；获取所述第一线段集合中每条线段的邻域，构建第一邻域集合，并利用所述第一邻域集合对所述第一线段集合中的线段进行分类；获取所述第二线段集合中每条线段的邻域，构建第二邻域集合；从所述第一线段集合中选择待匹配线段，利用所述第一邻域，获取所述待匹配线段的邻域；根据所述待匹配线段的邻域和所述第二邻域集合，获取所述待匹配线段的第一候选线段集合；根据所述待匹配线段的类别，利用所述第一候选线段集合进行显著性匹配或进行基于仿射相似度的匹配，获得所述待匹配线段候选线段集合；获取所述第一线段集合中每条线段的候选线段集合；利用所述第一线段集合中每条线段的候选线段集合，构建得分矩阵；通过计算所述得分矩阵，获取所述第一线段集合和所述第二线段集合的匹配线段。2.根据权利要求1所述的方法，其中，获取当前图像的第一线段集合和参考图像的第二线段集合包括：利用直线检测分割算法处理所述当前图像，获取所述第一线段集合；利用直线检测分割算法处理所述参考图像，获取所述第二线段集合；其中，所述邻域是以线段中点作为中心点的矩形区域，所述矩形区域的长度用式(1)表示，宽度用式(2)表示：l＝α*len(1)，w＝β*len(2)，其中，α为预设的长度比例系数，β为预设的宽度比例系数，len表示所述线段的长度；其中，所述利用所述第一邻域集合对所述第一线段集合中的线段进行分类包括：从所述第一线段集合中选择待处理的线段；获取所述待处理的线段的邻域；根据所述待处理的线段的邻域内的特征点数量，将所述待处理的线段分类为显著性线段和弱纹理线段；遍历所述第一线段集合，对所述第一线段集合中的每条线段进行分类。3.根据权利要求1所述的方法，其中，根据所述待匹配线段的邻域和所述第二邻域集合，获取所述待匹配线段的第一候选线段集合包括：从所述第二线段集合中选择参考线段，并利用所述第二邻域集合获取所述参考线段的邻域；获取所述待匹配线段的邻域；利用尺度不变特征检测算法和最近邻特征匹配算法，获取所述待匹配线段的邻域和所述参考线段的邻域内互相匹配的特征点数量；当所述互相匹配的特征点数量大于预设的特征点阈值时，将所述参考线段加入所述第一候选线段集合；遍历所述第二线段集合，获取所述待匹配线段的第一候选线段集合；其中，所述预设的特征点阈值由式(3)表示：
V
p
＝s*min(N1,N2)
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(3)，其中，V
p
表示所述预设的特征点阈值，s表示预先设定的比例系数，N1为待匹配线段邻域内得到匹配的特征点数量，N2为参考线段邻域内得到匹配的特征点数量。4.根据权利要求1所述的方法，其中，所述获得所述待匹配线段候选线段集合包括：当所述待匹配线段是显著性线段时，利用所述第一候选线段集合进行显著性匹配；其中，所述显著性匹配包括：利用所述待匹配线段的邻域，构造所述待匹配线段的单应矩阵；根据所述单应矩阵，获取所述待匹配线段的第一端点和第二端点在所述参考图像上的第一映射点和第二映射点；根据所述第一映射点和第二映射点，获取所述映射线段；计算所述映射线段与所述第一候选线段集合中每条候选线段的距离；将所述距离值小于预设的距离阈值的候选线段加入到所述候选线段集合。5.根据权利要求4所述的方法，其中，所述映射点由式(4)表示：(X
′
j
)
i
＝H(X
j
)
i
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(4)，其中，X
′
j
表示第j映射点，X
j
表示第j个端点，H表示单应矩阵；其中，所述映射线段到所述候选线段的距离由式(5)表示：d＝(d1+d2+d3+d4)/4
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(5...

【专利技术属性】
技术研发人员：熊军林，曹瑞，周千昂，秦广健，
申请(专利权)人：中国科学技术大学，
类型：发明
国别省市：