基于幾何特征的直線匹配方法研究.pdf

1、在計算機視覺領(lǐng)域中,直線匹配是其重要的基礎(chǔ)之一,能夠應(yīng)用在目標(biāo)識別、衛(wèi)星導(dǎo)航和三維重建等領(lǐng)域。雖然有關(guān)直線匹配的國內(nèi)外研究文獻已有很多,但仍存在很多問題待解決。例如拍攝于不同年代或不同季節(jié)的圖像,圖像中人造場景不變或部分變化,但拍攝圖像時年代、季節(jié)或天氣的不同,使得植物的顏色發(fā)生變化,如道路周圍的綠化帶的顏色變化,樹木葉子存在與否等。這類變化導(dǎo)致圖像整體的紋理發(fā)生非均勻變化,基于紋理的圖像匹配方法已不能完成該類圖像的匹配工作。但圖像中人

2、造場景的幾何信息并不會隨外界自然環(huán)境的變化而變化,因此,本文提出了基于幾何特征的匹配方法來解決該類問題。從整體結(jié)構(gòu)分析,本文研究的主要內(nèi)容和具體成果為:
　　1、詳細(xì)討論了直線匹配的已有研究方法,主要包括基于直線鄰域紋理特征的直線匹配方法和基于直線幾何特征的直線匹配方法。在基于直線鄰域紋理的方法中,一般選用直線支持區(qū)域的灰度或顏色特征構(gòu)造描述子,但此類方法對圖像噪聲非常敏感。基于幾何特征的直線匹配方法又可分為單直線匹配和直線組匹配

3、,與單直線匹配相比,直線組能夠提供更多可利用的直線間的幾何信息,且?guī)缀翁卣鲗︻伾兓斜容^強的魯棒性。
　　2、闡述了與匹配直線相關(guān)的理論基礎(chǔ)和知識,詳細(xì)分析了仿射變換的概念和幾個重要性質(zhì),并加以簡要證明。又簡單介紹了兩種差異度度量方法。Canny邊緣檢測[44]用于提取圖像主要輪廓,是提取直線的前提;Hough變換[10]能夠從圖像的主輪廓中提取直線,邊界跟蹤算法將屬于不同區(qū)域的像素點分組,邊界跟蹤算法[10]和Hough變換相

4、結(jié)合可以提高直線檢測的精確度,減少過連接直線情況出現(xiàn)。
　　3、提出了一種基于直線幾何特征的直線匹配方法。該方法利用直線組的長度、角度等特征來描述直線,不僅利用了直線的局部特征,還考慮了直線間的全局結(jié)構(gòu)特征,然后在此基礎(chǔ)上推導(dǎo)出本文所需的仿射不變量。首先將滿足條件的直線交點定義為相關(guān)點,利用同一直線上的不同線段的長度比是仿射不變量構(gòu)造距離矩陣,并通過距離矩陣匹配直線相關(guān)點,與此同時,已匹配直線相關(guān)點處的有序直線對也相互匹配,最后再