【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及行星摄影测量影像匹配领域，尤其是涉及一种基于改进census和置信度引导的月表影像匹配方法。
技术介绍
1、月球表面三维重建是月球探测的重要组成部分，月球表面数字高程模型已广泛应用于月球的各项研究中，如月表地质、着陆点选择、探测路径规划、撞击坑提取等中。密集图像匹配是三维重建的关键步骤，它通过在双目或多视图像中找到对应的点来生成视差图。
2、密集匹配方法根据是否考虑到全局约束可分为局部匹配方法和全局匹配方法。局部匹配方法速度快但是在遮挡及纹理信息不够丰富的区域效果不佳；全局匹配方法考虑了全局约束匹配效果较局部匹配方法好，但是耗时长。相比之下，半全局匹配算法在效率和精度上达到了较好的平衡，其原理是利用多方向动态规划来近似全局能量最优，目前sgm算法(双目立体匹配算法)被应用于制图领域。
3、立体匹配中代价计算常采用census变换，该算法通过比较局部窗口内像素间的相对关系来衡量代价，对于光照差异具有一定的鲁棒性，但是在弱纹理区域及视差不连续区域代价不够可靠。月表存在很多撞击坑，撞击坑处的视差不连续给月表影像的密集匹配带来很大的困难。因此，有必要对代价计算步骤进行改进，增强匹配代价的鲁棒性。另一方面，sgm通过多路径代价聚合进行累加，最终通过赢家通吃策略来获得视差。但是，在匹配困难区域，不同路径获得的视差并不一致，简单通过累加及wta获取的视差并不可靠，有必要进行判断哪个路径更为可靠，减少不可靠信息的传播。同时，月面纹理较弱且光照差异显著，为密集匹配带来很大的挑战，有必要对sgm算法进行修改来提
技术实现思路
1、本专利技术的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种基于改进census和置信度引导的月表影像匹配方法，以解决或部分解决现有方法无法针对月表影响实现有效匹配的问题。
2、本专利技术的目的可以通过以下技术方案来实现：
3、本专利技术的一个方面，提供了一种基于改进census和置信度引导的月表影像匹配方法，包括如下步骤：
4、获取月表的双目影像并进行预处理，通过核线校正处理得到核线影像；
5、基于所述核线影像构建影像金字塔，利用基于比特串的census变换算法计算匹配代价；
6、针对所述影像金字塔的每一层，基于所述匹配代价计算sgm算法的路径代价，计算各条路径的置信度，并基于所述置信度选取进行代价聚合的路径，利用sgm算法计算得到视差；
7、基于所述视差实现月表影像的匹配。
8、作为优选的技术方案，所述的核线影像的获取包括如下步骤：
9、利用特征匹配算法对双目影像提取同名匹配点；
10、基于所述同名匹配点，利用黄金标准算法计算放射基本矩阵参数；
11、计算用于使核线水平变换的旋转矩阵，基于所述同名匹配点，利用最小二乘求解尺度和变换矩阵；
12、输出所述核线影像。
13、作为优选的技术方案，所述的匹配代价的计算包括如下步骤：
14、通过对所述核线影像进行低通滤波平滑和下采样，得到所述影像金字塔；
15、针对所述影像金字塔中的单层图像，计算预设大小窗口内的整体像素均值以及多个方向上的像素均值，从中选取阈值；
16、基于所述阈值对窗口内的各个像素进行比较，得到二进制比特串；
17、基于双目影像中两个视角对应的比特串，计算得到匹配代价。
18、作为优选的技术方案，所述的路径代价的计算过程包括如下步骤：
19、针对任一像素的任一路径，计算平滑项和最小代价值，基于所述平滑项、所述最小代价值和所述匹配代价，计算当前路径对应的路径代价；
20、针对任一像素，将各条路径的路径代价累加得到该像素的路径代价。
21、作为优选的技术方案，所述的各条路径的置信度的计算包括如下步骤：
22、基于各条路径的路径代价计算视差特征；
23、针对任一路径，基于所述路径代价和所述视差特征计算多个子置信度的值，将各个所述子置信度累加得到总的置信度，得到置信度图，
24、其中，所述子置信度包括基于sgm不确定度获得的up、基于最小代价和第二小代价和之间差异确定的mm、基于置信度二指数形式获得的nlm、基于第二局部最小代价和最小代价之间的比值确定的pkr、基于像素一定邻域窗口范围内的所有像素的pkr均值获得的apkr、像素一定邻域内的方差获得的var、最小代价的负数形式表示的msm、最小代价的代价曲线局部形状获得的cur中的至少一个。
25、作为优选的技术方案，基于所述置信度选取进行代价聚合的路径的过程包括如下步骤：
26、依照置信度对任一像素下的各个路径进行排序，确定置信度最低的路径；
27、针对所述置信度最低的路径，对路径下的像素依照置信度由高至低进行排序，以预设比例选取置信度靠前的像素进行代价聚合。
28、作为优选的技术方案，所述的视差的计算包括如下步骤：
29、基于代价聚合后的结果，采用赢家通吃策略计算视差，得到视差图。
30、作为优选的技术方案，计算得到视差之后，还包括：
31、对视差图进行左右一致性检测剔除遮挡区域的错误视差；
32、使用中值滤波和纹理滤波对视差图进行平滑。
33、本专利技术的另一个方面，提供了一种电子设备，包括：一个或多个处理器以及存储器，所述存储器内储存有一个或多个程序，所述一个或多个程序包括用于执行上述基于改进census和置信度引导的月表影像匹配方法的指令。
34、本专利技术的另一个方面，提供了一种计算机可读存储介质，包括供电子设备的一个或多个处理器执行的一个或多个程序，所述一个或多个程序包括用于执行上述基于改进census和置信度引导的月表影像匹配方法的指令。
35、与现有技术相比，本专利技术具有以下优点：
36、(1)实现月表影响的有效匹配：本专利技术针对半全局匹配的匹配代价进行修改，利用基于比特串的census变换算法计算匹配代价，使其更加鲁棒，此外结合置信度信息来减少错误信息的传播，有效提高了在深度不连续区域及遮挡区域边缘的匹配效果。
37、(2)匹配代价的鲁棒性强：本专利技术在census变换的基础上，使用二进制的比特串来进行编码像素间的关系，同时利用局部窗口内的像素信息来自适应确定判断阈值，能有效减少原来census变换对于中心像素的敏感度，同时捕捉到像素间细微的变化关系，有效增强了匹配代价的鲁棒性。
38、(3)有效像素匹配效果好：本专利技术基于置信度引导的半全局匹配方法，通过结合多种置信度来获得有效的判定指标，对于不可靠路径的像素不参加代价聚合过程，有效减少了错误信息的传播，使得遮挡区域边缘及弱纹理区域可以匹配到更多有效像素。
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1.一种基于改进census和置信度引导的月表影像匹配方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种基于改进census和置信度引导的月表影像匹配方法，其特征在于，所述的核线影像的获取包括如下步骤：
3.根据权利要求1所述的一种基于改进census和置信度引导的月表影像匹配方法，其特征在于，所述的匹配代价的计算包括如下步骤：
4.根据权利要求1所述的一种基于改进census和置信度引导的月表影像匹配方法，其特征在于，所述的路径代价的计算过程包括如下步骤：
5.根据权利要求1所述的一种基于改进census和置信度引导的月表影像匹配方法，其特征在于，所述的各条路径的置信度的计算包括如下步骤：
6.根据权利要求1所述的一种基于改进census和置信度引导的月表影像匹配方法，其特征在于，基于所述置信度选取进行代价聚合的路径的过程包括如下步骤：
7.根据权利要求1所述的一种基于改进census和置信度引导的月表影像匹配方法，其特征在于，所述的视差的计算包括如下步骤：
8.根据权利要求1所述的
9.一种电子设备，其特征在于，包括：一个或多个处理器以及存储器，所述存储器内储存有一个或多个程序，所述一个或多个程序包括用于执行如权利要求1-8任一所述基于改进census和置信度引导的月表影像匹配方法的指令。
10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，包括供电子设备的一个或多个处理器执行的一个或多个程序，所述一个或多个程序包括用于执行如权利要求1-8任一所述基于改进census和置信度引导的月表影像匹配方法的指令。
...【技术特征摘要】
1.一种基于改进census和置信度引导的月表影像匹配方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种基于改进census和置信度引导的月表影像匹配方法，其特征在于，所述的核线影像的获取包括如下步骤：
3.根据权利要求1所述的一种基于改进census和置信度引导的月表影像匹配方法，其特征在于，所述的匹配代价的计算包括如下步骤：
4.根据权利要求1所述的一种基于改进census和置信度引导的月表影像匹配方法，其特征在于，所述的路径代价的计算过程包括如下步骤：
5.根据权利要求1所述的一种基于改进census和置信度引导的月表影像匹配方法，其特征在于，所述的各条路径的置信度的计算包括如下步骤：
6.根据权利要求1所述的一种基于改进census和置信度引导的月表影像匹配方法，其特征在于，基于...
【专利技术属性】
技术研发人员：叶真，周米玉，徐聿升，黄荣，童小华，刘世杰，许雄，柳思聪，冯永玖，王超，
申请(专利权)人：同济大学，
类型：发明
国别省市：
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