利用局部仿射不变及核线约束的近景影像直线特征匹配.pdf

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1、第39卷第2期武汉大学学报·信息科学版Vo1．39No．22014年2月GeomaticsandInformationScienceofWuhanUniversityFeb．2O14DOI：10．13203／j．whugis2O12O611文章编号：16718860(2014)02—022905利用局部仿射不变及核线约束的近景影像直线特征匹配梁艳盛业华张卡杨林1南京师范大学虚拟地理环境教育部重点实验室，江苏南京，210023摘要：针对近景影像中直线因遮挡、提取算法等带来的匹配问题，提出了一种基于局部

2、仿射不变及核线约束的直线特征匹配方法。该方法在对立体近景影像进行同名点匹配及直线特征提取的基础上，首先利用直线特征与邻域内以同名点为端点的虚拟直线段的相交仿射不变性进行候选同名直线的搜索，再借助核线约束确定目标直线与候选同名直线的重叠部分，然后通过直线特征的角度及支撑域灰度的综合相似性测度进行匹配，得到正确的同名直线。利用该方法对不同几何变换下的近景影像进行实验，结果表明，本方法具有较好的可靠性和准确性。关键词：近景影像；直线匹配；仿射不变；核线约束中图法分类号：P237．9文献标志码：A影像匹配是

3、在两幅影像上建立相同特征对应关系的运算，是实现几何信息自动解算的关键，在1方法原理人造目标场景中，直线特征是描述目标结构的重要几何特征，相对于点特征，直线特征包含更丰富1．1基于局部仿射不变的同名直线候选集搜索的几何和语义信息。因此，基于直线特征的匹配仿射变换是一种二维坐标到二维坐标之间的已成为影像配准、目标识别、几何校验等方法的重线性变换。场景中物体的局部表面可以近似为平要实现手段，也是三维重建首要解决的问题。与面，近景影像中局部特征之间的几何变换可以近航空影像相比，近景影像具有更大、更复杂的几何

4、似为仿射变换。变形，以及遮挡、局部纹理变化较少等问题，这些由仿射变换的两个基本不变性质：仿射变换因素导致对近景影像的匹配存在更大的难度，由把直线变成直线、把不共线三点变成不共线三点于遮挡及直线提取算法本身缺陷等因素的影响，可知，在仿射变换下相交直线仍变成相交直线，角破坏了不同图像中同名直线的属性一致性，使得变成角。如图1所示，是平面丌一丌的一个仿射直线特征的匹配还存在很多困难口]。对此，不同变换，平面丌上3个不共线的3点i、J、和两条的直线匹配方法相继被提出，常见的直线段匹配直线段z、z，经过仿射变

5、换a后分别变换为i、算法主要考虑直线段本身的几何属性(如长度、方J、是、z、z。，且i、J、忌仍不共线，z、z仍保持向、位置等)及邻域灰度信息_3l，或者借助单应矩相交关系。阵、三焦张量等几何约束_4]。然而，这些难以满基于相交直线的仿射不变性原理，本文先对足视差变化大的近景影像。针对以上问题，本文左右两幅近景图像丌、7t"进行同名点匹配得到i、在对近景影像对进行同名点匹配及直线特征提取J、忌、、及对应点i、J、尼、“、，对于图1(a)中的基础上，尝试借助直线特征与邻域匹配点构成已提取的直线特征z，

6、要计算其在图1(b)中的同的局部仿射不变及直线端点之间的核线约束关名直线特征，先计算z左右两侧垂直距离分别最系，并引入直线自身的几何特性及支撑域的灰度近的(不为零)同名特征点，图1中为“、73，则认为信息，以完成适用于近景影像的直线匹配。、73为端点可形成一条虚拟直线段z、z、z一定收稿日期：2O13—05—15项目来源：国家青年自然科学基金资助项目(41101377)；国家科技支撑计划资助项目(2012BAH35B00)。第一作者：梁艳，博士生，主要从事计算机视觉、数字摄影测量研究。E—mail：

7、liangyan1217@foxmail．corn通讯作者：盛业华，博士，教授。E—mail：shengyehua@njnu．edu．cn／第39卷第2期梁艳等：利用局部仿射不变及核线约束的近景影像直线特征匹配233配的概率，核线约束又保证了候选同名直线局部贡坚，李德仁．直线特征立体匹配中的不确定性[J]．属性的一致，从而大大提高了匹配对数和匹配正信号处理，2010，26(5)：641—647)HuangLiangming，PengLizhong，ChengMinde．确率，在旋转、尺度、光照和仿射

8、变化时具有较高MatchingandEstimatingMotionofLineModelU—的匹配率，表现出很好的稳定性。singGeometricAlgebra~J]．JournalofImageandGraphics，2001，6(3)：270—274(黄良明，彭立中，程3结语民德．利用几何代数进行线段模型匹配和运动估计[J]．中国图像图形学报，2001，6(3)：270—274)直线匹配是三维重建的热点和难点问题，本E32WangZhiheng，WuFucha