一种基于组特征的直线匹配方法与流程

技术特征：

1.一种基于组特征的直线匹配方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1：输入目标影像和搜索影像两张航空影像和两张航空影像的同名点坐标；

步骤2：分别对目标影像和搜索影像进行直线提取；

步骤3：分别对目标影像和搜索影像上提取的直线依次进行特征编组，分别得到目标影像和搜索影像上的特征直线组集合；

步骤4：对目标影像和搜索影像上的特征直线组进行多重约束下的特征直线组匹配，得到同名特征直线组对集合；

步骤5：分别对每对同名特征直线组中对应的两对同名单直线建立一对一匹配关系，得到初始同名直线对集合；

步骤6：对初始同名直线对集合进行整合，对集合中一对多、多对一、多对多的匹配结果进行重组和拟合，得到最终的同名直线对集合，即直线匹配结果。

2.根据权利要求1所述的一种基于组特征的直线匹配方法，其特征在于，所述步骤3包括：

步骤3.1：在目标影像上将提取的直线l_i作为目标直线，直线l_i+1,l_i+2,…,l_I为待编组直线，其中，i＝1，2，…，I，I为目标影像上提取的直线数；

步骤3.2：以目标直线l_i为中心建立矩形窗口作为目标直线邻域窗口；

步骤3.3：依次判断待编组直线与目标直线邻域窗口关系，如果待编组直线在目标直线邻域窗口内或与邻域窗口相交，则该待编组直线为候选编组直线l_i'；

步骤3.4：依次计算候选编组直线与目标直线l_i的夹角，如果夹角在阈值范围内，则目标直线l_i与该候选编组直线l_i'组成特征直线组P^L(l_i,l_i',C^L)，其中，C^L为目标直线l_i和编组直线l_i'的交点；

步骤3.5：分别选择目标直线l_i和编组直线l_i'端点中与交点C^L距离较近的点作为l_i的起点和l_i'的起点，与交点C^L距离较远的点分别作为l_i的终点和l_i'的终点；

步骤3.6：依次将目标影像上提取的每条直线作为目标直线执行步骤3.1至步骤3.5，得到目标影像上特征直线组集合其中，为目标影像上第m个特征直线组，和为组成该特征直线组的直线，m＝1，2，…，M，M为目标影像上特征直线组数；

步骤3.7：将搜索影像上直线依次作为目标直线执行步骤3.1至步骤3.5，最终得到搜索影像上特征直线组集合其中，为搜索影像上第n个特征直线组，和为组成该特征直线组的直线，n＝1，2，…，N，N为搜索影像上特征直线组数。

3.根据权利要求1所述的一种基于组特征的直线匹配方法，其特征在于，所述步骤4包括：

步骤4.1：将目标影像上特征直线组作为目标特征组，对搜索影像上特征直线组进行核线约束，确定候选特征组集合：

步骤4.1.1：将目标影像上特征直线组作为目标特征组，并计算目标特征组交点在搜索影像上的核线；

步骤4.1.2：依次计算搜索影像上各特征直线组交点到核线的距离，距离小于阈值的特征直线组构成候选特征组集合；

步骤4.2：对候选特征组集合中特征直线组进行单应矩阵约束，得到单应矩阵约束后的候选特征组集合；

步骤4.3：对单应矩阵约束后的候选特征组集合中特征直线组进行象限约束，得到象限约束后的候选特征组集合；

步骤4.4：对象限约束后的候选特征组集合中特征直线组进行不规则三角形区域灰度相关约束，将满足灰度相关约束的候选特征组作为目标特征组的同名特征直线组，并建立该候选特征组与目标特征组的匹配关系，得到一对同名特征直线组；

步骤4.5：依次将目标影像上每个特征直线组作为目标特征组，重复步骤4.1到4.4，得到同名特征直线组对集合。

4.根据权利要求1所述的一种基于组特征的直线匹配方法，其特征在于，所述步骤5具体为：将同名特征直线组对集合中同名特征直线组中对应的起始边和终止边分裂为同名单直线，建立每对同名特征直线组中对应的起始边和终止边的一对一匹配关系，得到初始同名直线对集合。

5.根据权利要求1所述的一种基于组特征的直线匹配方法，其特征在于，所述步骤6包括：

步骤6.1：删除初始同名直线对集合中匹配关系相同的同名直线对；

步骤6.2：依次核验目标影像上当前直线在搜索影像上是否有多条匹配直线，有，将目标影像上当前直线在搜索影像上的多条匹配直线合并为一组，并建立该组与目标影像上当前直线的匹配关系，更新同名直线对集合；否则，保留目标影像中当前直线与其在搜索影像上原有的同名直线匹配关系不变；

步骤6.3：依次核验搜索影像上当前直线在目标影像上是否有多个匹配直线，有，将搜索影像上当前直线在目标影像上的多条匹配直线合并为一组，并建立该组与搜索影像上当前直线或当前直线所在组的匹配关系，更新同名直线对集合；否则，保留搜索影像中当前直线或当前直线所在组与其在目标影像上原有的同名匹配关系不变；

步骤6.4：分别对每组中的多条直线进行拟合，如果拟合直线斜率与原有的多条直线斜率均一致，则用拟合直线代替原有的多条直线；否则将该组匹配结果删除；最终得到目标影像上与搜索影像上一对一的同名直线对集合。

6.根据权利要求3所述的一种基于组特征的直线匹配方法，其特征在于，所述步骤4.2包括：

步骤4.2.1：以目标特征组交点为中心，以两直线和终点方向所构成扇形区域内包含的同名点计算局部单应矩阵H；

步骤4.2.2：根据局部单应矩阵H，将映射到搜索影像上，得到点

步骤4.2.3：计算搜索影像上各候选特征组交点到点的距离，如果距离大于阈值，舍弃该候选特征组，否则，保留该候选特征组。

7.根据权利要求3所述的一种基于组特征的直线匹配方法，其特征在于，所述步骤4.3包括：

步骤4.3.1：根据局部单应矩阵H，将目标影像上目标特征组映射到搜索影像上，得到

步骤4.3.2：在搜索影像上，对建立以为原点的局部坐标系，x轴和y轴分别与像素坐标系的x轴和y轴平行，中直线和直线终点所在象限分别为Q₁和Q₂；

步骤4.3.3：对单应矩阵约束后的候选特征组集合中的候选特征组分别建立局部坐标系，判断每个候选特征组中直线和直线终点所在象限是否为Q₁和Q₂，是，保留该候选特征组，否则，舍弃该候选特征组。

8.根据权利要求3所述的一种基于组特征的直线匹配方法，其特征在于，所述步骤4.4包括：

步骤4.4.1：以目标特征组交点起始边终点a和终止边终点c构成三角形所包含的区域作为灰度相关区域；并确定灰度相关区域内所包含的像素点坐标及其灰度值；

步骤4.4.2：固定目标影像上目标特征组的起始边和终止边，根据起始边和终止边所在象限Q₁和Q₂确定象限约束后的候选特征组集合中的候选特征组对应的起始边和终止边：当Q₁≠Q₂时，根据搜索影像上候选特征组两边所在象限确定起始边和为终止边；当Q₁＝Q₂时，使候选特征组起始边到终止边旋转方向与目标特征组中起始边到终止边旋转方向一致；其中，起始边到终止边旋转方向采用两直线向量叉积计算；

步骤4.4.3：分别计算目标影像上目标特征组起始边终点a、终止边终点c在搜索影像上的核线H_a、H_c，分别计算H_a、H_c与候选特征组中起始边和终止边的交点，分别记为a′和c′。搜索影像上以候选特征组交点、a′和c′构成三角形所包含的区域作为灰度相关区域；

步骤4.4.4：利用目标影像上的灰度相关区域和搜索影像上的灰度相关区域的三个顶点坐标计算两灰度相关区域间的仿射变换参数；

步骤4.4.5：根据仿射变换参数和目标影像上灰度相关区域内包含的像素点坐标计算搜索影像上灰度相关区域内对应像素点的坐标，并根据双线性插值方法计算得到对应像素点的灰度值；

步骤4.4.6：计算目标影像上的灰度相关区域和搜索影像上的灰度相关区域之间的灰度相关系数；

步骤4.4.7：对候选特征组集合中的每个候选特征组，重复步骤4.4.2到4.4.6，最终确定灰度相关系数最大且大于阈值的候选特征组为目标特征组的同名特征直线组，并建立该候选特征组与目标特征组的匹配关系，得到一对同名特征直线组。