[发明专利]用于机载光电图像模板匹配的特征点提取方法及系统

权利要求书

1.用于机载光电图像模板匹配的特征点提取方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、透视变换处理：针对输入的图像，根据原始图像透视成像参数，进行反透视变换处理和透视变换处理，得到新的不同视角下的图像；点特征匹配时，选择与待匹配图像成像参数最接近的变换图；

S2、变换图循环：遍历每一幅变换图，进行点特征计算；

S3、计算SIFT特征点和特征矢量：按照SIFT算法进行特征点位置计算和特征矢量计算，同时，增加灰度反转时的特征点矢量；

S4、计算FAST特征点和特征矢量：按照FAST算法进行特征点位置计算，在每个特征点位置上，按照SIFT算法进行特征矢量计算，同时，增加灰度反转时的特征点矢量；

S5、合并特征点：将所有的SIFT和FAST特征点合并；

S6、循环结束判断：迭代执行步骤S2～S5，直到所有变换图的点特征计算完成；

S7、输出特征点：输出所有循环提取的特征点。

2.根据权利要求1所述的用于机载光电图像模板匹配的特征点提取方法，其特征在于，在步骤S1中透视变换具体为：

S11、设置光轴参数：设置输入图像的相机光轴参数，主要包括光轴方位角、光轴入射角；

S12、设置透视参数：为了模拟在其他相近视角下的图像，以原图成像光轴参数为中心，设置一定的视角差范围，对方位角和入射角分别设置采样间隔，如方位角度间隔20°，入射角间隔10°等，间隔越小，仿真越精细；

S13、设置尺度参数：在原图基础上，设置一定的尺度变换范围，S₁～S₂，则尺度参数按照2倍间隔，从S₁遍历到S₂；

S14、逆透视变换处理：逆透视变化处理就是根据方位角和入射角，将图像反向变换到正下视状态；

根据摄影测量坐标转换矩阵，已知地面物点在像空间直角坐标系下的像点坐标(x,y,-f)，求其地理直角坐标(X,Y,Z)，有如下公式：

其中，f为相机焦距，A为方位角，α入射角，κ滚动角，R_A方位角旋转矩阵，R_α入射角旋转矩阵，R_κ滚动角旋转矩阵；

S15、透视变换处理：遍历新的透视方位角和入射角组合，生成一组新的透视变换图像；

按照透视投影方程，已知地面点坐标(X,Y,Z)，求其在像平面直角坐标系下的坐标(x,y,-f)

S16、尺度变换处理：从小到大遍历尺度变换范围，生成不同分辨率尺度的透视变换图像。

3.根据权利要求1所述的用于机载光电图像模板匹配的特征点提取方法，其特征在于，在步骤S2中，所述变换图循环具体为：遍历每一幅变换图，进行点特征计算。

4.根据权利要求1所述的用于机载光电图像模板匹配的特征点提取方法，其特征在于，在步骤S3中，所述计算SIFT特征点和特征矢量具体为：

S31、按照SIFT算法进行预处理，得到计算特征点特征矢量的两个输入：梯度角度图和梯度幅度图；

S32、计算特征点位置。按照SIFT算法原理，查找在尺度空间中的极值点作为特征点；

S33、遍历每一个特征点，按照SIFT算法原理，利用梯度角度图直接计算特征点的主方向，利用梯度角度图和梯度幅度图计算特征点特征矢量；

S34、将梯度角度图的角度值加π，得到新梯度角度图，遍历每一个特征点，按照SIFT算法原理，利用新梯度角度图计算特征点主方向，利用新梯度角度图和梯度幅度图计算特征点特征矢量；

S35、将所有特征点合并。