基于点线约束的直线匹配方法
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国 防 科 技 大 学 学 报 第30卷第1期 JOURNA L OF NA TIONA L UNIVERSITY OF DEFE NSE TECHNO LOGY V ol.30N o.12008文章编号:1001-2486(2008)01-0115-05一种直线段匹配的新方法Ξ傅 丹,王 超,徐一丹,周 剑,于起峰(国防科技大学航天与材料工程学院,湖南长沙 410073)摘 要:直线特征在人造目标和环境中普遍存在,直线段的匹配是三维重建等应用领域的首要解决问题。
一般单直线的匹配方法难以解决被部分遮挡直线的匹配问题,提出了一种基于极线约束和RANS AC算法的匹配方法。
对直线段上的点运用基于极线约束的匹配方法在另一幅图像中进行点的同名匹配,采用RANS AC算法建立直线模型,剔除野值,得到匹配直线段。
本方法能有效地解决图像中被部分遮挡直线段的匹配问题,仿真实验和实际图像实验证实了本算法的正确性和高精度。
关键词:直线匹配;极线约束;RANS AC算法中图分类号: 文献标识码:AA N e w Algorism of Matching Line SegmentsFU Dan,W ANG Chao,X U Y i2dan,ZH OU Jian,Y U Qi2feng(C ollege of Aerospace and M aterial Engineering,National Univ.of Defense T echnology,Changsha410073,China)Abstract:Line segments are ordinary in man2made targets and matching line segments is the first step in a lot of fields,such as3D reconstruction.Because of occlusion,the question of matching individual line segments is difficult to figure out with the traditional methods,and a novel approach based on epipolar2line constraint and the RANS AC alg orithm is presented.Firstly,the points on line segments between image pairs are matched by epipolar2line constraint;Secondly,the RANS AC alg orithm is used to estimate a straight line m odel fit to a set of2D points,s o the line segments of occlusion is matched availably.The result of the synthetic and real images is accurate and reliable.K ey w ords:matching line segments;epipolar2line constraint;the RANS AC alg orithm直线特征在人造目标和环境中普遍存在,如卫星的太阳能帆板、建筑物中的门窗边缘、机场跑道以及主要道路等。
基于几何关系约束的特征点匹配算法1. 引言1.1 背景1.2 研究意义1.3 目的与意义2. 相关技术综述2.1 特征点描述子2.2 特征点匹配算法2.3 几何关系约束3. 基于几何关系约束的特征点匹配算法3.1 特征点初步匹配3.2 两个视图之间的几何关系匹配3.3 非精确匹配特征点修复4. 实验结果与分析4.1 数据集与实验设置4.2 对比实验结果4.3 效果分析与讨论5. 结论与未来工作5.1 结论总结5.2 基于几何关系约束的特征点匹配算法的未来工作5.3 基于本文的研究内容的未来工作建议6. 参考文献第一章:引言1.1 背景在计算机视觉领域中,特征点匹配是相当重要的一个问题。
其主要用途是为通过两幅或多幅图片的匹配来定位物体或场景,它包括因相机轨迹变换导致的不同视角图像的配对,或者包括对同一场景或物体的不同图片的处理。
特征点匹配问题早在20世纪70年代就被提出,目前在计算机视觉领域产生了广泛的应用,例如平移、旋转、缩放等变换下的自动拼图,三维重建,多视图自动配准等等。
然而,特征点匹配仍然是一个具有挑战性的问题。
因为在现实场景中,由于各种因素的影响,图像噪声、遮挡物以及光照变化等都会导致特征点匹配的准确度下降。
因此,在特征点匹配中使用几何约束来增强算法的准确性是一个非常重要的问题。
1.2 研究意义近年来,随着计算机视觉和人工智能的迅速发展,特征点匹配技术已经得到广泛关注。
传统的基于描述子的特征点匹配算法通常是针对可见部分的特征点,因此遭受遮挡,镜像和尺度变化等问题,导致匹配结果不准确。
几何约束是一种重要的手段,可以帮助解决这些问题。
因此,本研究的目的是提出一种基于几何关系约束的特征点匹配算法,旨在提高特征点匹配的准确性和鲁棒性。
1.3 目的与意义本文的主要目的是研究几何关系约束在特征点匹配中的应用,提出一种新的特征点匹配算法。
本文所提出的算法将利用几何关系的约束,以修复发生遮挡、尺度变化等情况下的特征点匹配误差,进一步提高特征点匹配的准确性和鲁棒性,为计算机视觉相关领域做出贡献。
随着激光扫描技术在工业测量和三维重建领域的广泛应用,激光条纹匹配算法也成为了研究的热点之一。
激光条纹匹配算法通过匹配不同视角下的激光扫描图像中的条纹,实现三维物体表面的重建和形状测量。
在激光条纹匹配算法中,多线激光条纹匹配算法由于其匹配精度高、稳健性好等优点而备受关注。
1. 多线激光条纹匹配算法的背景多线激光条纹匹配算法是指采用多条激光发射的方式进行匹配的算法。
其优势在于可以增加激光扫描图像中的特征线数量,从而提高匹配精度和稳健性。
多线激光条纹匹配算法的实现依赖于极线约束,即通过极线几何关系来进行条纹匹配,从而克服传统算法中由于相机运动引起的图像配准误差。
2. 多线激光条纹匹配算法的关键技术(1)极线约束多线激光条纹匹配算法的关键技术之一是极线约束。
极线约束是指在视差计算过程中,利用极线的几何关系来确定匹配点的搜索范围,从而提高匹配的精度和鲁棒性。
通过极线约束,可以有效地减少误匹配的可能性,提高匹配的准确性。
(2)特征提取与描述多线激光条纹匹配算法还需要对激光扫描图像中的特征进行提取和描述。
常用的特征提取算法包括SIFT、SURF等,这些算法能够提取图像中的关键点和其对应的描述子,从而为匹配过程提供依据。
(3)匹配策略在多线激光条纹匹配算法中,匹配策略的选择对匹配结果具有重要影响。
一般来说,可以采用基于相似性度量的匹配策略,如最近邻匹配、最佳匹配等。
3. 多线激光条纹匹配算法的应用多线激光条纹匹配算法在工业测量和三维重建领域广泛应用,例如在汽车制造、航天航空、文物保护等领域都有着重要的应用价值。
通过多线激光条纹匹配算法,可以实现对复杂曲面的精确重建和形状测量,为工业生产和文物保护提供了重要的技术支持。
4. 多线激光条纹匹配算法的发展趋势随着激光扫描技术的不断发展和进步,多线激光条纹匹配算法也在不断改进和完善。
未来,可以预见的发展趋势包括但不限于更加高效的极线约束算法、更加鲁棒的特征提取与描述算法、更加准确的匹配策略等。
无人机倾斜摄影技术在地理信息获取中的应用摘要:倾斜摄影测量技术以多角度、高清晰拍摄的优势可以非常迅速全面地感知各种复杂场景,并且可以实现多台无人机协同并行工作,具有极强的灵活性,在建筑物较多的城市和地势起伏明显的地区,可以利用倾斜摄影测量技术进行空间地理信息获取。
关键词:无人机;倾斜摄影;技术;地理信息;获取1 倾斜摄影测量技术介绍主要从倾斜摄影原理、倾斜摄影建模软件和倾斜摄影流程进行介绍。
1.1 无人机倾斜摄影原理“倾斜”一词是相对“垂直”来说的,其主要区别在于获取地面影像角度的不同。
倾斜摄影测量是指在作业平台上,挂载倾斜摄影仪,对地面进行影像数据获取,然后用来建模,生产测绘产品的技术。
作业平台主要有有人机、无人机等,考虑到成本和作业区实际情况,多数作业采用的均为无人机。
挂载倾斜摄影仪主要分为量测和非量测的,考虑到相机的成本,通常采用的是非量测小像幅相机。
通过从空中获取地面多角度、全方位影像,然后结合相机曝光时的空中位置和姿态,通过共线方程和影像匹配技术,得到地面相对坐标系下的特征点,通过密集匹配技术,得到密集的三维坐标点,还原地形真实状态。
通过控制点的引入和转刺,将相对坐标成果纠正到控制点坐标系下,得到最终的高精度三维成果。
1.2 无人机倾斜摄影技术的特点分析无人机之所以备受欢迎,主要是因为以下一些特点。
1)限制条件少。
和传统的航天设备相比,无人机无需机场,受地形限制较小;可低空飞行,对地质灾害发生地区的作业环境要求较低;可以拍摄到人无法到达的区域,对地质灾害的调查更加全面。
2)全自动化,对人员技术要求不太高,操控员只需要根据操作手册学习无人机的相关理论知识和应用知识便能顺利操控无人机。
3)能便捷、高效地获取高清影像,降低时间及人力成本。
4)无人机倾斜摄影技术除了有无人机本身的特点以外,还有以下几方面特点:(1)拍摄角度多,可多方位、多视角地对同一地物进行数据采集;(2)相邻影像间重叠度高,可以较真实还原地物形态;(3)规划好拍摄范围,基本上是智能化执行,无需过多人工干预;(4)最终生成直观三维模型,并且具有可量测性。
极线约束条件下的双目视觉点匹配策略研究双目视觉点匹配是多视图几何领域中一个关键问题,其实现的关键在于处理相邻两个视图中的图像点之间的约束关系。
极线约束条件是这些约束关系中最重要的一个。
也就是说,双目视觉点匹配的过程需要遵循极线约束条件,通常情况下是先计算出图像点在极线上的投影,再进行点匹配。
下面就极线约束条件下的双目视觉点匹配策略进行探讨。
首先,需要生成极线。
在一些算法中,极线是通过基础矩阵估计和极线方程计算得到的,而在其他算法中则是根据相机内部参数和外部参数以及视差范围等进行预定义。
然后,将一个视图中的像素点投影到另一个视图中的极线上,这个过程叫做极线约束。
在该过程中,每个像素点都被一个关于其视差的几何限制所约束。
然后,需要使用一些算法进行点匹配。
一种常见的方法是使用卷积神经网络(CNN),它可以从双目图像中提取出特征点,然后使用深度特征进行点匹配。
此外,还有线性特征匹配、非线性特征匹配等方法。
这些方法在计算量、效率和精度等方面都有所不同。
可以根据应用场景的需要选择不同的算法进行匹配。
最后,选择合适的三角化算法将匹配的点转化为三维空间点。
在三维空间中,各个点之间的距离是真实的,并且可以进行后续的三维重建、目标检测等应用。
在实际应用中,由于图像的噪声、边缘模糊、补丁不一致等各种原因,双目视觉点匹配的精度可能存在误差。
因此,在进行视觉点匹配的过程中,需要结合其他的约束条件,例如光度一致性等来提高精度并减少误差。
总之,极线约束是双目视觉点匹配过程中的关键约束条件之一。
在点匹配算法的选择上需要根据实际场景来进行,最后将匹配的点转化为三维空间点为后续的三维重建、目标检测等提供了必要的基础。
选择合适的数据对于研究问题有着至关重要的作用。
下面列出一些可能用于分析的相关数据,并对其进行简要分析。
1. 图像分辨率数据:对于双目视觉点匹配而言,图像清晰度和分辨率直接影响匹配精度。
因此,可以收集两个视图中的图像分辨率数据,比较不同分辨率下的匹配效果。
基于相关点与几何约束的直线匹配方法
符祥;尹红;黄勇;曾接贤
【期刊名称】《南昌航空大学学报(自然科学版)》
【年(卷),期】2018(032)001
【摘要】由于直线本身缺乏显著特征,使用点与直线相关联的方法可提高直线特征的描述能力.针对特征点间及直线间均存在误匹配的问题,提出一种基于相关点与几何约束的直线匹配方法.首先,将直线邻域内满足条件的特征点定义为直线相关点,利用相关点与直线构造仿射不变量来描述直线,通过度量仿射不变量的相似性进行直线初匹配;然后计算仿射变换模型,通过直线角度和几何距离位置约束进行精匹配,去除误匹配直线,得到最终匹配结果.实验结果分析表明:本研究算法不仅适用于发生仿射变换的各种图像,得到更多的匹配直线对,匹配精度高,对发生仿射变换的图像、纹理复杂和纹理简单的图像,均能取得较好的直线匹配效果.
【总页数】7页(P41-47)
【作者】符祥;尹红;黄勇;曾接贤
【作者单位】南昌航空大学软件学院,南昌330063;南昌航空大学软件学院,南昌330063;南昌航空大学软件学院,南昌330063;南昌航空大学软件学院,南昌330063
【正文语种】中文
【中图分类】TP391.41
【相关文献】
1.基于几何约束的重复视觉特征点匹配方法 [J], 胡吉良;花罡辰;张华健
2.基于几何关系约束的特征点匹配算法 [J], 贾棋;高新凯;罗钟铉;樊鑫;郭禾
3.基于描述子与几何约束的直线段匹配 [J], 武盟盟;焦伟利;龙腾飞
4.基于SIFT/ORB几何约束的红外与可见光图像特征点匹配 [J], 奚绍礼; 李巍; 谢俊峰; 莫凡
5.基于相对定向结果和多视几何约束的序列影像直线相关研究 [J], 吴军;陈丹清因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。
同名点及高程平面约束的航空影像直线匹配算法王竞雪;宋伟东;王伟玺【摘要】针对直线匹配的难点问题及匹配约束的有效性,提出了同名点及高程平面约束的航空影像直线匹配算法.该算法在边缘点匹配结果和直线提取结果的基础上,首先利用直线邻域内的同名点确定候选直线及直线投影平面的高程值,再结合物方和像方相似性约束确定同名直线;然后根据直线索引对“一配多”的匹配结果进行整合,并对结果中的多直线进行合并,得到“一对一”的同名直线;最后利用“像方-物方-像方”的映射模式确定同名直线的同名端点.论文选取典型纹理特征的航空影像进行直线匹配试验,结果表明,本文算法能获得可靠的直线匹配结果.【期刊名称】《测绘学报》【年(卷),期】2016(045)001【总页数】9页(P87-95)【关键词】直线匹配;匹配约束;高程平面约束;航空影像【作者】王竞雪;宋伟东;王伟玺【作者单位】辽宁工程技术大学测绘与地理科学学院,辽宁阜新123000;辽宁工程技术大学测绘与地理科学学院,辽宁阜新123000;深圳市数字城市工程研究中心,广东深圳518040【正文语种】中文【中图分类】P237Foundation support: The National Natural Science Foundation ofChina(Nos. 41101452; 41201454); The Doctoral Program Foundation of Institutions of Higher Education of China(No.20112121120003)影像匹配是摄影测量和计算机视觉领域研究的关键问题,是实现影像三维重建的基础。
常用的匹配基元有点(像方特征点[1-4]、规则格网点[5]、物方面元[6]等)、线(单直线[5-6]、组直线[7-8]、边缘线[9]等)两种。
与点匹配相比,线匹配更具有挑战性,主要原因在于:①受噪声、光照、遮挡及直线提取算法的影响,同一地物的直线特征在不同影像上不能被同时提取出来,或者提取结果差异较大,如提取过程中产生的直线断裂,使得同一条直线在不同影像上提取结果存在数目不等、长度不同、端点不一致等问题。
结合局部描述和拓扑约束的直线段匹配算法张跃强;苏昂;朱遵尚;刘海波;尚洋【摘要】针对弱纹理目标匹配问题,提出了一种基于直线局部邻域梯度信息和全局结构信息的直线匹配算法:对均值标准差直线描述符进行改进用于初始匹配;利用直线间的全局拓扑结构滤除误匹配;利用迭代拓扑滤波寻找更多的匹配,同时引入全局角度约束提高算法效率并进一步滤除错误匹配。
实验表明,在光照变化、图像旋转、图像模糊、尺度变换、视点变化等条件下,该方法都具有很强的鲁棒性,并在匹配效率和准确度上优于现有的两种比较流行的方法。
%In view of the matching problem of low texture objects,a line matching algorithm based on local neighboring gradient information and global structural information was proposed.The mean standard deviation line descriptor was redesigned to get the initial matching;the global topological structure between lines was used to get rid of wrong matches;more matches were achieved by utilizing the iterative topological filter. Moreover,global angle constrains were implemented to make the algorithm more efficient and to further remove wrong matches.Experiments show that the proposed algorithm is highly robust under various image changes including heavy illumination change,image rotation,image blur,scale change as well as viewpoint change and is much better than the other two popular methods in terms of matching accuracy and efficiency.【期刊名称】《国防科技大学学报》【年(卷),期】2014(000)006【总页数】6页(P25-30)【关键词】直线检测;直线描述;直线匹配;拓扑约束【作者】张跃强;苏昂;朱遵尚;刘海波;尚洋【作者单位】国防科技大学航天科学与工程学院,湖南长沙 410073;国防科技大学航天科学与工程学院,湖南长沙 410073;国防科技大学航天科学与工程学院,湖南长沙 410073;国防科技大学航天科学与工程学院,湖南长沙 410073;国防科技大学航天科学与工程学院,湖南长沙 410073【正文语种】中文【中图分类】TP394.1;TH691.9特征匹配的目的是建立不同视图特征集合的对应关系,是机器视觉、模式识别以及图像测量等领域的基本研究问题之一。
2008,44(1)1前言基于光学的运动捕捉系统具有灵活、高效等优点,因此在影视、动画、游戏的特效制作[1]等有着广泛的应用,目前已经引起了国内外学者及各机构的广泛关注[2,3]。
基于光学的运动捕捉系统使用多个摄像机同时采集带有多个发光标记点的观测目标图像,通过匹配和跟踪各摄像机图像帧中的相应标记点,可获取观测目标标记点的三维运动信息,为后期动画、游戏中的三维模型动作驱动提供数据。
在实际操作中,一个相机的视野范围往往不能时刻拍摄到所有的标记点,因此需要两个或多个相机协同工作。
在多相机的协同工作中,立体匹配是其中最复杂、最重要的环节。
立体匹配可以分为基于特征[4]、基于区域[5]、基于相位[6]三类方法。
其中,基于特征的方法,主要是通过提取特征点、线、边缘等特征,然后进行匹配。
特征点提取后,常用的匹配技术使用运动估计技术,包括基于块匹配的方法和基于光流匹配的方法。
块匹配技术一般计算量大、耗时,而基于光流匹配对光照很敏感。
近年有许多文献提出恢复外极几何基础矩阵的算法,利用外极线约束实现两张未标定图像的匹配[7,8],提高了匹配的精确度。
但是在运动捕捉过程中,由于存在标记点部分重合,外极线计算不准确或同时穿过多个标记点等问题,使得仅仅使用外极线约束无法进行精确的立体匹配。
针对上述运动捕捉中的存在的问题,利用平行相机结构,提出了使用统计匹配像素点平均高度差的方法,并与外极线约束相结合将匹配标记点搜索范围限制在一个区域内,减少了搜索时间,对于标记点部分重合使用聚类的方法和加权距离最小值得到正确的标记点,从而提高了立体匹配的速度和精度。
2外极线约束原理设空间中一点P,通过光学中心点O1和O2,在两投影图像I1、I2的两个投影点分别为P1和P2。
这5个点都位于2条相交基于外极线约束的快速精确立体匹配算法韩伟,郑江滨,李秀秀HANWei,ZHENGJiang-bin,LIXiu-xiu西北工业大学计算机学院,西安710072SchoolofComputer,NorthwesternPloytechnicalUniversity,Xi’an710072,ChinaE-mail:wei.shinyhan@gmail.comHANWei,ZHENGJiang-bin,LIXiu-xiu.Fastandaccuratestereomatchingalgorithmbasedonepipolarlinerestriction.ComputerEngineeringandApplications,2008,44(1):51-53.Abstract:Inordertosolvetheoverlappedmarkermatchingissuesandsatisfyspeedrequirementina3Dvideomotioncapturesystem,anovelalgorithmwasproposed.Wecalculatedthemeanverticalcoordinationdifferenceofthesetwoparallelstructurecamerastoreduce3Dmatchingerror,andtheepipolargeometryrestrictionwasusedtomakethecorrespondingmatchingmarkerpointsberestrictedwithinagivenarea.Tocomparewithtraditionalepipolargeometryrestrictionmethodthatsearchedthematch-ingpointinawholeline,thealgorithmrestrictthesearchingregionaroundoneestimatepoint.Consequently,thematchingspeedwasimprovedgreatlyowetothereducedthesearchingarea.Todealwiththecaseofthepointsoverlappedwitheachother,weusedclusteringalgorithmandminimizedtheweighteddistancetoobtaintheaccuratematchingpoints.Therefore,thematchingac-curatenesshasbeenimproved.Severalexperimentalresultsshowthisalgorithmiseffective.Keywords:stereomatching;epipolarlinerestriction;motioncapture;markerpoints摘要:针对三维运动捕捉系统标记点匹配中存在标记点交叠等情况和速度要求,提出利用平行相机结构,使用统计匹配像素点的平均高度差计算相机间的高度差,并将其与外极线约束相结合将匹配标记点搜索范围限制在一个特定区域内,与传统的利用外极线约束需要在整条直线上进行搜索相比,将搜索范围限制在一个估算点周围,减小了搜索区域,提高了匹配速度。
三角网约束的航空影像直线匹配方法李依泽;宋伟东;李淼【摘要】A feature line matching algorithm for stereo image based on a triangle constraint is proposed in this paper to explore its matching accuracy and reliability.Based on the same points obtained through SIFT matching and results through LSD,the algorithm first constrains the searching scope of feature line matching by the same triangle on the L-R(Left-Right) images based upon the same points,and then fix the overlapping part of the feature lines to be matching and the candidate feature lines by epipolar constraint so as to build the feature line-supported area on the L-R image.The third step is to fix the same feature line according to the slope constraint and the similarity measure of gray level in the supportive area.At last,the faulty matching is eliminated according to double faces constraint.The algorithm in this paper,when applied to the feature line matching experiment for the digital aerial image of certain typical area and compared with current algorithms,proves to be able to obtain reliable feature line matching result.%针对航空影像直线匹配缺乏有效约束的难点问题,提出了一种三角网约束的立体影像直线匹配方法.该方法在SIFT匹配获取同名点和LSD直线提取结果的基础上,首先利用同名点构建的左右影像上同名三角网约束直线匹配的搜索范围;再利用核线约束确定待匹配直线和候选直线的重叠部分,以此建立左右影像上直线支持区;然后根据斜率约束和支持区内灰度的相似性测度确定同名直线;最后利用双向一致性检核剔除错误匹配.利用该算法对典型区域数字航空影像进行直线匹配实验,并与现有方法进行对比分析.结果表明,该方法能获取可靠的直线匹配结果.【期刊名称】《遥感信息》【年(卷),期】2018(033)001【总页数】6页(P58-63)【关键词】直线提取;直线匹配;三角网约束;相似性约束;航空影像【作者】李依泽;宋伟东;李淼【作者单位】辽宁工程技术大学,辽宁阜新123000;辽宁工程技术大学,辽宁阜新123000;国家测绘产品质量检验测试中心,北京100830【正文语种】中文【中图分类】P2310 引言直线匹配是摄影测量领域和计算机视觉中的关键问题,在三维重建、目标识别和图像配准等诸多领域有重要作用[1]。