一种基于极线约束的激光条纹匹配算法

提出了一种基于极线约束的激光条纹匹配算法。先通过双CCD摄像机摄取左右两幅图像．然后对图像进行预处理。处理之后的两幅图像是在不同视角下摄取的两条单像素宽的激光条纹,在极线约束和连续性约束的理论基础上，提出了一种直线和曲线求交的匹配方法，从而实现了激光条纹的快速精确匹配和激光扫描线的三维重建.     

反向重投影多线结构光立体视觉测量方法

研究了多线结构光立体视觉测量系统中激光条纹中心点的匹配问题。系统测量过程中,将两幅图像的激光条纹中心点通过重投影相互匹配,计算对应的三维空间点。针对一个激光条纹中心点存在多个匹配点的问题,提出了反向重投影的方法。该方法将匹配点反向重投影到原激光条纹图像,利用光路一致性,筛选出唯一匹配点。另外,分析了在重投影和反向重投影时采用不同大小的匹配窗口对测量结果的影响。实验表明,该方法能够充分利用激光条纹中心点,同时又有较高的唯一匹配率,明显提高了系统的测量效率。     

一种基于RANSAC基本矩阵估计的图像匹配方法

图像匹配的关键是建立两幅图像之间的对应关系,通过极线约束,可以达到这一目的。两幅图像之问的外极几何关系可由基本矩阵描述。噪声干扰和对应点中的误匹配增加了基本矩阵估计的难度。本文提出一种坐标归一化后基于RANSAC的基本矩阵估计方法,有效地解决了因存在误匹配而导致的估计结果恶化。结果表明,所提出的方法具有较高的匹配精度。该方法也可用于红外图像中的目标检测。     

一种山体图像边缘快速立体匹配方法

该文提出了一种新的针对山体图像边缘的立体匹配算法。为了保证匹配的准确性,首先引入极线方向上的视差梯度约束,然后在考察唯一性的基础上,通过搜索并考察边缘端点周围的角点信息来引导边缘的匹配,并且限定边缘端点的角点搜索范围,最终匹配结果保证了两幅图像中的匹配对是一对一的唯一对应。实验结果表明,不同约束方法的融合在很大程度上提高了匹配速度和匹配精度。     

基于对极几何约束的SIFT匹配

以系统图像三维重构的对极几何约束和SIFT匹配为主要研究内容,给出了SIFT特征匹配算法。分析基于对极几何约束的SIFT匹配点检测的基本原理;研究了图像二维平面间的射影变换,并建立了相应的数学模型;通过应用某两幅灰度数字图像进行仿真验算,证明了对极几何约束的SIFT匹配的可行性;为相机系统识别目标在不同方位的特征信息提出了一种新的研究思路。     

结合条纹和伪随机结构光投影的三维成像

结合条纹和随机图案投影的优点,提出了一种基于条纹投影相移和伪随机图案相结合的三维成像方法。所提方法仅需投影四幅等步相移的正弦条纹图和一幅伪随机结构光图案,结合极线约束条件和图像相关技术,建立左右两相机折叠相位的相互对应关系,在相互对应的折叠相位中,用相位值作为编码来实现双目对应匹配,故不需要对折叠相位进行展开便可实现三维重建。实验结果表明,与传统方法相比,所提方法减少了图像序列采集时间,其三维重建结果的致密性、稳健性以及精度都未受影响。     

基于旋转不变的角点匹配方法

针对存在旋转的两幅图像,提出了基于主方向和灰度相关的角点匹配方法.构造每个角点邻域的梯度直方图,以确定角点的主方向.在匹配过程中,用极线约束确定一幅图像中的角点在另一幅图像中的候选匹配角点;建立待匹配角点和候选匹配角点的左右邻域窗口,并根据两角点的主方向旋转右邻域窗口,再进行灰度相关系数计算,确定最终匹配的角点;最后用松弛法消除虚假匹配.该算法首次将经典的灰度相关法应用在大旋转和平移的宽基线图像匹配中,克服了传统灰度相关法不能处理大旋转的图像匹配问题.实验结果表明:本方法具有稳定性、可靠性和快速性,有一定的实用价值.     

一种快速区域立体匹配算法设计及实现

为了精确建立两幅图像像素间的对应关系,克服区域立体匹配算法计算量大的缺点,提出了一种改进的区域立体匹配算法。改进的区域匹配算法运用双向立体匹配策略来提高两幅图像像素间的匹配精度,并结合mean-shift图像分割技术,在同一区域具有相同视差的假设前提下获得图像的稠密视差;为了克服区域立体匹配计算量大的缺点,该算法引入伪极线约束将真正匹配点的位置限定在一个非常小的范围内,从而大大减少了匹配点的搜索范围,有效地降低了匹配算法的计算量。实验结果表明,改进的双向匹配算法可以有效地缩小匹配搜索范围,并实现图像间的精确稠密匹配。     

极线和级次双约束的光栅投影测量方法

利用结构光辅助立体视觉技术在三维测量领域可以很好地解决被测物特征稀疏的问题,从而实现对物体几何尺寸的高精度测量。提出了利用极线和条纹级次双约束的方式,通过双目相机中的极线约束原理和多频外差法得到的光栅条纹级次进行混合约束,降低了立体匹配的待匹配区域。立体匹配过程中设计了一种带权值的窗口模板,利用相位信息配合模板匹配的方式确定初始匹配点,并通过初始匹配点与附近点的相位差值利用二次曲线拟合方法实现亚像素级匹配。实验表明:该方法在较小视场测量中应用良好,对直径10 mm大小的球体可以实现快速、准确的测量。     

管道焊接激光视觉跟踪的定位方法研究

为解决在管道自动焊接过程中V型坡口的识别定位问题,提出了一种基于激光视觉传感的局部区域内分步式定位方法。首先建立模板匹配,利用模板匹配方式获取焊缝初始位置区域;然后采用阈值分割和边缘提取获得激光条纹边缘线,通过Shi-Tomasi算法对边缘线进行角点检测,得到边缘线上的亚像素角点位置坐标;最后采用最小二乘法拟合得到精确的边缘直线,对上下边界线求平均值提取激光条纹的中心线,求取直线的交点得到坡口轮廓的拐点信息。通过对实际焊接现场拍摄的50幅同一高度不同位置的图像进行检测,结果表明,分步式定位方法抗干扰性强,精度较高,为完成整个跟踪自动焊接过程奠定了基础。     

光栅式双目立体视觉传感器的立体匹配方法

光栅式双目立体视觉传感器的难点之一在于立体匹配问题,为此,提出了一种基于极线约束和空间点最小距离搜索的立体匹配方法.该方法将光栅式双目立体视觉传感器看作两个光栅结构光传感器,分别标定后可测定光条中心点关于某个结构光模型的三维坐标,若两点匹配,则其三维坐标间的距离理论上为零.引入极线约束,在左摄像机成像光条上找一个特征点,在右摄像机所成像中便可计算出一条极线与之对应,在极线与各光条中心的交点中寻找匹配点.该方法在三维空间进行匹配,计算量小,能够实现点与点的唯一匹配.仿真实验表明了该方法的有效性.     

线段元支撑区主成分相似性约束特征线匹配

针对特征线匹配中因线段端点不确定而难以提供准确位置的问题,论文提出结合边缘主点与线段元支撑区主成分相似性约束近景影像特征线匹配方法。首先,利用ASIFT算法获取立体像对同名点,计算仿射变换矩阵;其次,对Canny算子边缘检测后的影像进行Freeman链码跟踪,链码分裂获取线段元的边缘主点,将边缘主点视为匹配基元,同时结合仿射变换、核线约束及Harris兴趣值三重约束独立匹配边缘主点;最后,采用线段元支撑区主成分相似性对特征线匹配结果进行一致性检核。论文选取不同类型的近景影像作为实验数据,验证本文算法的有效性和普适性。该算法实现了以点代线匹配,降低直线匹配算法的复杂程度,同时通过线段元支撑区主成分相似性约束检核匹配结果,充分利用近景影像彩色信息,提高了匹配结果的可靠性。      

直线特征立体匹配中的不确定性问题

直线特征断裂和提取不完整、过提取是直线特征提取结果中常见的不确定性问题,是影响直线特征立体匹配结果的关键因素。提出一种以边缘检测结果为依据定量描述这些不确定性的方法,依据已提取直线特征延长线附近边缘点分布,定义直线特征端点定位的概率密度函数,以单条直线特征的不确定性描述为基础,计算断裂直线特征编组假设的可靠性测度,进而计算用于衡量立体图像中任意两条直线特征匹配假设可靠性的核线约束测度和灰度相似性测度。应用真实遥感立体图像,对比已有方法,结果证明了本文方法能够有效提高直线特征匹配结果对于两类直线特征提取不确定性问题的抑制能力。      

Highly Dense 3D Surface Generation Using Multi‐image Matching

This study presents an automatic matching method for generating a dense, accurate, and discontinuity‐preserved digital surface model (DSM) using multiple images acquired by an aerial digital frame camera. The proposed method consists of two main procedures: area‐based multi‐image matching (AMIM) and stereo‐pair epipolar line matching (SELM). AMIM evaluates the sum of the normalized cross correlation of corresponding image points from multiple images to determine the optimal height of an object point. A novel method is introduced for determining the search height range and incremental height, which are necessary for the vertical line locus used in the AMIM. This procedure also includes the means to select the best reference and target images for each strip so that multi‐image matching can resolve the common problem over occlusion areas. The SELM extracts densely positioned distinct points along epipolar lines from the multiple images and generates a discontinuity‐preserved DSM using geometric and radiometric constraints. The matched points derived by the AMIM are used as anchor points between overlapped images to find conjugate distinct points using epipolar geometry. The performance of the proposed method was evaluated for several different test areas, including urban areas.     

A Sub-pixel Disparity Refinement Algorithm Based on Lagrange Interp olation

A sub-pixel disparity refinement algorithm based on Lagrange interpolation is proposed to calculate the sub-pixel disparity and the elevation of the target con-struction on the remote sensing image. The accurate in-teger matching feature points are obtained by improved affine scale invariant feature transform. A series of inter-polation samples can be estimated through the three times magnification results of each feature matching point and its close neighbor pixels. The final sub-pixel deviation can be calculated by the interpolation samples. Experiment re-sults show that a more accurate elevation information can be obtained on the remote sensing image with corrective epipolar line, and an accurate sub-pixel disparity result can be estimated without the epipolar line constraint as well.     

用于自由曲面视觉测量的立体精匹配方法

根据立体视觉原理,针对自由曲面视觉测量的实际情况,文中将多种方法融合为一体用于立体匹配,提出一种亚像素级的立体精匹配方法。首先利用投影光栅,在曲面上形成变形条纹,采用小波变换检测出像素级的离散边缘点;在此基础上,提出搜索式无监督聚类拟合匹配算法,将边缘点按实际边缘情况分为不同组别,并用三次B样条将离散的边缘点拟合成连续曲线;根据对极约束特性,实现亚像素级的立体精匹配,解决了交向摆放姿态的双目立体视觉系统的匹配问题。     

大型高温锻件在线视觉测量图像匹配方法

提出了一种大型锻件在线视觉测量图像匹配方法。本方法建立在外极线约束的基础上,根据锻件现场测量视场大实效性要求高的特点,利用双向极线的距离的方法,建立了基于极线约束的匹配判断条件。在实验室和锻造现场的实验证明本匹配方法精度高,耗时少,符合大型高温锻件在线视觉测量的要求。     

边缘视差连续性约束的航空影像特征线匹配算法

鉴于同一边缘线上像素的视差变化具有连续性的特点,本文提出边缘视差连续性约束的航空影像特征线匹配算法。该算法首先对左影像进行特征线提取,将Freeman链码跟踪得到的每条边缘特征线作为一个整体,利用相互连接直线段对其进行拟合。将拟合直线端点作为该特征线上的一组匹配基元,通过对其进行匹配实现该特征线的整体匹配。初始匹配过程中,综合利用核线约束、单应矩阵约束和灰度相似性约束对拟合直线的端点进行匹配。然后利用视差连续性约束对每条特征线上点的匹配结果进行检核及余点同名点构建,取得较好匹配结果。论文选取UCX和DMC三组数字航空影像进行特征线匹配实验,验证本文算法的有效性。