[发明专利]一种基于特征方位角的全景图像误匹配消除方法

权利要求书

1.一种基于特征方位角的全景图像误匹配消除方法，包括以下步骤：在折反射式全景成像系统中，将用于形成周围环境场景的图像的曲面镜和位于曲面镜的下方且光轴指向曲面镜的摄像机一起完成全景图像的采集，在理想情况下，在未展开的全景图像中存在一个以图像中心为圆心的圆，与曲面镜内焦点位于同一水平高度的特征点投影必定位于该圆上，设该圆为horizon圆，其特征在于，

步骤一，将同一场景的两幅折反射全景图像中的horizon圆上的像素保存为一维图像，并根据该一维图像结合变换方程对拍摄这两幅图像间对应的最优相机运动参数进行估算；

步骤二，分别计算出待测特征点匹配对在两幅图像中的方位角的实际值，并通过相应的最优相机运动参数根据特征点在一幅图像中的方位角对其匹配点在另一幅图像中的方位角进行估算；

步骤三，通过设定阈值去除方位角的实际值与估算值之间偏差过大的特征点匹配对。

2.如权利要求1所述的基于特征方位角的全景图像误匹配消除方法，其特征在于，在步骤一中，设反射镜长短轴分别为a、b，水平入射光线与反射镜的交点距反射镜的焦点距离为r，f为相机的焦距，R为Horizon圆的半径；

反射镜方程为：

x²/a²-(y+c)²/b²＝-1，其中

计算可知：

根据相似三角形的性质可知：

计算出R之后，以图像中心为圆心，R为半径的圆即为Horizon圆；

设全景相机的运动空间为一个平面，两幅匹配全景图像分别为I_H和I_C，则随着相机的运动位于Horizon圆上的像素点只可能在两幅图像间的该圆上运动，一定不会运动到Horizon圆外，其中，P_H为图像I_H中的一个特征点L在Horizon圆上的位置，θ_H为特征点L对应的方位角；P_C为特征点L在图像I_C中的位置，θ_C为其对应的方位角。

3.如权利要求2所述的基于特征方位角的全景图像误匹配消除方法，其特征在于，在步骤一中，以步骤一确定的Horizon圆结合变换方程估计出拍摄两幅全景图像时相机的运动参数；

设L为场景中的一个特征点，H和C分别为两幅匹配全景图像的拍摄位置，在这两个位置处的箭头方向分别为相机对应的正面朝向；θ_T为相机平移运动的方向角，θ_R为相机自身旋转的角度；d_LH为特征点L与位置H之间的距离，d_CH为位置C与H之间的距离；在三角形LHC中应用正弦定理，可以得到：

令d_LH/d_CH＝1/λ，并根据等距分布假设化简上式即可得到变换方程：

其中，上式共包含λ、θ_T和θ_R三个运动参数；

分别在两幅匹配全景图像中提取出Horizon圆，并将其上的像素点以x_I轴与Horizon圆的交点为起点沿逆时针方向保存为一维图像，分别用I_H1和I_C1表示；然后以I_H1为初始图像，按照一定的搜索步长对参数λ、θ_T和θ_R的取值空间进行穷尽搜索，利用得到的每组参数结合变换方程可以计算出一幅一维的预测图像将预测图像与实际提取得到的I_C1进行对比，计算二者之间的图像距离，当图像距离最小时对应的那组参数即为最优的运动参数和

4.如权利要求3所述的基于特征方位角的全景图像误匹配消除方法，其特征在于，在步骤二中，通过步骤一中确定的最优运动参数和并结合变换方程，即可根据特征点L在图像I_H中的方位角θ_H预测出其匹配特征点在图像I_C中的方位角最后，在步骤三中，通过设定判断阈值θ_THR，去除掉满足式的特征点匹配对。