[发明专利]基于空间前方交会和链码形似性的同名标记点匹配方法

摘要

本发明提出了一种基于空间前方交会和链码形似性的同名标记点匹配方法,首先需要对两相机进行标定，得到相机的内外参数，在被测物体表面粘贴非编码标记点；拍摄被测物体，采集到左右两张相片，对每张图片上的标记点检测识别，提取出标记点的中心坐标；根据空间前方交会原理构建左右两张相片上的标记点所对应投影线间的距离矩阵，自动设定合理的距离阈值实现标记点的初匹配；然后对左右两图的初匹配结果分别构建查分链码，根据链码的形似性剔除误匹配。本发明适合双目立体视觉测量系统的标记点二维匹配方法，不仅能够消除误匹配，还能自动的设定最佳的阈值而提高剔除误匹配的效率且减少了匹配遗漏，算法的鲁棒性较高。

主权项

1.一种基于空间前方交会和链码形似性的同名标记点匹配方法，其特征在于：采用以下步骤：步骤1：标定两台拍摄相机的内外参数，所述内外参数包括焦距f、两台相机在基准坐标系下的距离向量T（T_x,T_y,T_z）；在被测物体表面粘贴非编码标记点，且任意三个标记点不能共线；步骤2：采用步骤1中的两台相机拍摄被测物体，得到左右两张图片，其中左图上有n个标记点，右图上有m个标记点，n和m均大于4；步骤3：对步骤2采集得到的左右两张图片上的标记点进行检测识别，分别提取左右两张图片中各个标记点中心在基准坐标系中的坐标；设左相机在基准坐标系下的空间坐标为S_L(0,0,0)，由两台相机在基准坐标系下的距离向量T（T_x,T_y,T_z）得到右相机在基准坐标系下的空间坐标为S_R=(T_x,T_y,T_z)；根据左右两张图片中各个标记点中心在基准坐标系中的坐标和左右相机在基准坐标系下的空间坐标，得到左右两图上标记点对应的投影直线S_LP_L和S_RP_R，其中P_L为左图上的标记点，P_R为右图上的标记点；根据异面直线间的距离公式得到左图中所有标记点对应的投影直线到右图上所有标记点的投影直线间距离的距离矩阵(D_LR)_n×m，矩阵(D_LR)_n×m的第i行表示左图上第i个标记点对应的投影直线与右图所有标记点投影线间的距离集合；步骤4：从距离矩阵(D_LR)_n×m中找出每一行元素的最小值，将这些元素按照从小到大的顺序排序，组成集合Min＝{Min₁,Min₂,Min₃，…,Min_i，…，Min_n}；取测量系统精度的量度G=Min₃，若Min₃≥k·g，则认为左右两张图片匹配的同名标记点的少于三个，将这两幅图片报废处理，则返回步骤2重新拍摄，其中k为判断参数，取3～n之间的整数，g为双目立体视觉测量系统精度值；若Min₃＜k·g，将集合Min中的每一个元素均与M*G相减，得到最小差值对应的元素，取该元素值为距离阈值δ，其中M取3～m中的整数；再取D_LR中每一行的次最小值，并判断每一行的次最小值与M*G的大小，若存在次最小值小于M*G且大于δ，则取该次最小值为距离阈值δ，若存在多个次最小值满足小于M*G且大于δ条件，则取这些满足条件的次最小值的平均值为距离阈值δ；步骤5：将矩阵D_LR中每一行元素.与δ作比较，对于矩阵D_LR中的第i行，若其存在元素值小于δ，则左图中第i个标记点存在初始匹配标记点对集合集合G(i)中元素表示与左图第i个标记点相匹配的右图中的标记点的标号，t_i表示左图中第i个标记点对应的初始匹配标记点对集合中的元素个数；所述与左图第i个标记点相匹配的右图中的标记点指矩阵D_LR第i行中小于δ的元素对应的右图中的标记点；左图中存在初始匹配标记点对集合的标记点形成左图标记点集合；步骤6：由步骤5得到的初匹配结果，根据唯一性约束，剔除误匹配，找出正确的同名标记点：按照左图标记点集合中标记点的顺序，将左图中存在初始匹配标记点对集合的标记点顺次连接构建查分链码，并将其作为基准查分链码，将右图上对应的K种情况的标记点组合按照标记点顺序，构建K种查分链码，其中K＝t₁*t₂*...t_i*...*t_n；将这K种查分链码与基准查分链码相比较做差，若满足条件：K种查分链码中存在某一个查分链码与基准查分链码的差值数组中的每一个元素绝对值都不大于1，则该差分链码上对应的右图标记点为左图中同名标记点，记录下对应的标记点，从而实现左右两张相片上的同名标记点匹配；若不满足上述条件，则找出差值数组中绝对值最大的元素对应的左图标记点，并将其从左图标记点集合中删除，同时删除与该左图标记点相匹配的右图中的标记点；再进行比较，若最终左图标记点集合的元素少于三个，则将这两幅图片报废处理，则返回步骤2重新拍摄。