[发明专利]一种基于射影不变量的直线匹配方法

权利要求书

1.一种基于射影不变量的直线匹配方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1、采集两幅图像，分别标记为参考图像和待匹配图像；

步骤2、对参考图像和待匹配图像进行直线检测，得到参考图像的直线集L＝{a₁,a₂,...,a_n}和待匹配图像的直线集L′＝{b₁,b₂,...,b_m}；并进行特征点匹配，得到特征点匹配点集C＝{(p_i,q_i),i＝1,2,...,k}，其中，(p_i,q_i)表示参考图像和待匹配图像中一一对应的匹配点；

步骤3、分别获得参考图像和待匹配图像中每条直线的梯度方向，并将梯度方向所指向的一侧标记为直线右侧，另一侧标记为直线左侧；

步骤4、使用直线交点和梯度重新定位参考图像和待匹配图像中直线的端点；

步骤5、进行参考图像和待匹配图像中的特征点分簇，对每条直线得到位于其两侧的局部点集，所述局部点集包括：参考图像中位于直线附近且位于直线右侧的点集和位于直线附近且位于直线左侧的点集，待匹配图像中位于直线附近且位于直线右侧的点集和位于直线附近且位于直线左侧的点集；其中，进行参考图像和待匹配图像中的特征点分簇，包括步骤5-1至步骤5-2：

步骤5-1、如果特征点与直线的距离小于α倍直线长度并且与该直线的垂直平分线的距离小于β倍直线长度，则该特征点位于该直线附近；

步骤5-2、在参考图像中，对于任意直线a，确定位于直线附近且位于直线右侧的点集为和位于直线左侧的点集为在待匹配图像中，对于任意直线b，确定位于直线右侧的点集为和位于直线左侧的点集为

步骤6、利用直线上两点和直线附近三点构成的五点射影不变量，确定参考图像和待匹配图像中对应局部点集的相似度；并根据局部点集的相似度确定参考图像和待匹配图像的参考点集对，包括步骤6-1至步骤6-3：

步骤6-1、对于参考图像和待匹配图像中任意一对直线a和b，获得参考图像中点集和待匹配图像中点集的相似度，以及参考图像中点集和待匹配图像中点集的相似度，其中，点集相似度的计算使用直线上两点和直线附近三点构成的五点射影不变量，并根据对应点计算得到的射影不变量差别大小来描述局部点集的相似度大小；

步骤6-2、按照步骤6-1的方法，获得参考图像和待匹配图像中所有对应直线的局部点集相似度；

步骤6-3、将两幅图像中相似度互为最高的局部点集，形成参考点集对；

步骤7、根据参考点集对及其相似度，进行直线匹配。

2.根据权利要求1所述的基于射影不变量的直线匹配方法，其特征在于，步骤3中分别获得参考图像和待匹配图像中每条直线的梯度方向，包括以下过程：

获得直线上每个点的梯度方向和大小并取其矢量和的方向作为直线梯度方向。

3.根据权利要求1所述的基于射影不变量的直线匹配方法，其特征在于，步骤7中，根据参考点集对及其相似度，进行直线匹配，包括以下子步骤：

步骤7-1、建立n*m大小的全零矩阵S，其中n和m分别表示参考图像和待匹配图像中的直线数目；

步骤7-2、在步骤6中获得的所有参考点集对中，取出一组参考点集对，并利用该参考点集对中的点对，计算出单应矩阵H；

步骤7-3、利用单应矩阵H查找参考图像和待匹配图像中的所有的重叠直线；

步骤7-4、根据参考图像和待匹配图像的重叠直线，更新矩阵S对应元素；

步骤7-5、重复步骤7-2至7-4，直至所有参考点集对全部计算完毕，得到更新后的矩阵S；

步骤7-6、根据更新后的矩阵S中的值确定匹配直线。

4.根据权利要求3所述的基于射影不变量的直线匹配方法，其特征在于，步骤7-3中，利用单应矩阵H查找参考图像和待匹配图像的重叠直线，包括以下过程：

将参考图像中所有直线使用H投影到待匹配图像中，并将待匹配图像中所有直线使用H^-1投影到参考图像中；

如果在参考图像中一条直线a和待匹配图像中直线b的投影直线方向和距离满足约束条件，同时待匹配图像中直线b和直线a的投影直线方向和距离满足约束条件，则直线a和b为重叠直线。