基于幾何不變量的直線匹配與三維建模.pdf

1、圖像特征匹配在計(jì)算機(jī)視覺(jué)問(wèn)題中有著十分基礎(chǔ)和重要的地位，直線特征作為圖像匹配問(wèn)題中最基礎(chǔ)的特征之一，在許多場(chǎng)景中有著廣泛的應(yīng)用。而使用圖像進(jìn)行三維建模是計(jì)算機(jī)視覺(jué)中一個(gè)非常重要的熱門(mén)領(lǐng)域。
　　現(xiàn)有的直匹配方法主要基于紋理特征或直線間的幾何關(guān)系，在視角變換或者直線端點(diǎn)變化明顯的圖像中效果可能欠佳。本文根據(jù)新近發(fā)現(xiàn)的射影不變量—特征數(shù)，構(gòu)造出新型點(diǎn)線射影不變量，并據(jù)此提出一種新的直線匹配方法。本文的基本思想是利用特征點(diǎn)匹配的結(jié)果來(lái)引

2、導(dǎo)直線匹配。本文使用在每條直線鄰域內(nèi)的點(diǎn)來(lái)和該直線構(gòu)建點(diǎn)線射影不變量，并根據(jù)不變量來(lái)計(jì)算不同圖像中的直線鄰域的相似度。由于點(diǎn)線射影不變量是平面不變量，因此位于相似度較高的鄰域內(nèi)的點(diǎn)通常是屬于同一平面。另外由于在圖像中，各個(gè)直線的鄰域通常會(huì)相互重疊，因此可以通過(guò)平面間的單應(yīng)變換矩陣得到更多潛在的候選匹配。最后使用加權(quán)投票的方式來(lái)得出最終匹配。實(shí)驗(yàn)表明，該方法對(duì)于旋轉(zhuǎn)、縮放、遮擋、視角變換等各種圖像變換均很魯棒，并且與一些高水平的匹配方法相

3、比可以獲得更好的匹配效果。
　　很多數(shù)現(xiàn)有的方法使用特征點(diǎn)或者直線間的匹配來(lái)進(jìn)行建模?；谔卣鼽c(diǎn)的方法現(xiàn)已非常成熟，然而由于特征點(diǎn)一般比較稀疏，因此缺少必要的結(jié)構(gòu)信息，導(dǎo)致三維模型并不直觀。而邊界特征或直線特征一般可以提供更復(fù)雜和豐富的幾何信息，但是由于其幾何屬性復(fù)雜，其建模過(guò)程相對(duì)復(fù)雜和耗時(shí)。本文提出一種簡(jiǎn)單高效的三維建模方式，該方式可以結(jié)合兩種方法的優(yōu)點(diǎn)。使用穿過(guò)一對(duì)特征點(diǎn)的直線作為虛擬直線，來(lái)和實(shí)際存在的直線段形成交點(diǎn)，最終

4、利用交點(diǎn)來(lái)進(jìn)行三維建模。由于點(diǎn)和直線段已經(jīng)匹配過(guò)，因此很容易得到交點(diǎn)的對(duì)應(yīng)關(guān)系。本文還是用一種簡(jiǎn)單的幾何不變量來(lái)去除虛假交點(diǎn)和減少錯(cuò)誤匹配。由于使用點(diǎn)特征來(lái)進(jìn)行建模，可以充分利用成熟的基于點(diǎn)的三維建模方法，另外由于交點(diǎn)均位于直線段上，因此其重建結(jié)果可以保留直線的空間結(jié)構(gòu)信息，使得三維模型更加直觀。實(shí)驗(yàn)證實(shí)只需要少量的特征點(diǎn)即可得到足夠的交點(diǎn)進(jìn)行有意義的三維重建，因此該方法快速有效。與傳統(tǒng)基于點(diǎn)的方法相比，本文方法的點(diǎn)云模型包含了更豐富的