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专利号: 2021103447572
申请人: 安徽工业大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 计算;推算;计数
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于直线段上下文特征的遥感图像匹配方法,其特征在于,包括以下步骤:步骤1、分别提取参考图像和待匹配图像中的显著直线结构,并将其分解为直线段作为匹配基元;

步骤2、对于两幅图像中的每一条直线段,分别构造直线段上下文特征描述符对其进行描述,通过对比参考图像和待匹配图像中各直线段上下文特征描述符的相似度进行初步匹配;

步骤3、特征迭代匹配,根据上一次匹配结果计算图像间的尺度比,并依据尺度比重新提取待匹配图像中的直线段;对于待匹配图像中的每一条直线段,再次计算其直线段上下文特征描述符,并与参考图像中的直线段进行匹配,判断匹配结果是否满足给定要求,若不满足,则跳转到步骤3继续执行迭代匹配过程,若满足,则跳出迭代匹配过程;

步骤4、根据迭代匹配的结果计算图像间的转换矩阵,并进行一致性检验以消除异常匹配的直线段,得到最终匹配结果;

所述的步骤1包括以下步骤:

步骤1‑1、对于参考图像和待匹配图像,采用EDLines算法分别提取两幅图像中的显著直线结构,并设定长度阈值Lth,去除其中较短的直线结构,其中阈值Lth范围为lm~1.2lm,lm为该图像中所有直线结构长度的中位值;

步骤1‑2、对于步骤1‑1中保留的直线结构,进一步以Lth为阈值将其分解为长度较短的直线段作为匹配基元;

在所述步骤2中,计算直线段上下文特征描述符的具体过程为:

步骤2‑1、由步骤1‑2可得图像中的直线段集合,记为L={l1,l2,…,lm};其中,m为提取的直线段的个数;对于集合中的一条直线段li,其相对于直线段lj的位置和姿态可表示为其中,θji为两条直线段中点连线与lj的夹角, 为两条直线段之间的夹角;

步骤2‑2、对于所有的li,计算描述向量vji,则直线段lj与其它直线段的关系可描述为Vj={vj1,vj2,…,vjm};其中,i=1,2,...m;i≠j;

步骤2‑3、将θ的取值范围(0,2π)均匀划分为8个角度区间,的取值范围(0,π)均匀划分为4个角度区间,计算Vj的直方图描述如公式(1),其中, 为直方图中第k个元素值,bin(k)为第k个角度区间,K为直方图维数;直方图hlj即为lj的直线段上下文特征描述符;

在所述步骤3中,特征迭代匹配的具体过程为:

t‑1

步骤3‑1、根据上一次匹配结果计算待匹配图像和参考图像之间的尺度比,记为r ;

t‑1

步骤3‑2、根据尺度比r 重新设定待匹配图像的长度阈值如公式(3),其中, 为步骤1中参考图像的长度阈值, 为重新计算的待匹配图像的长度阈值;

进一步以重新计算的 为阈值将待匹配图像中提取的直线结构分解为长度较短的直线段作为新的匹配基元;

步骤3‑3、对于待匹配图像中的每一条直线段,再次计算其直线段上下文特征描述符,并与参考图像中的直线段进行匹配;

t

步骤3‑4、根据步骤3‑3的匹配结果计算待匹配图像和参考图像之间的尺度比,记为r ;

计算尺度比变化率如公式(4),

步骤3‑5、判断最新的匹配结果是否满足给定要求,当0.9<T<1.1或迭代次数大于5时,视为满足给定要求,跳出迭代匹配过程,否则跳转到步骤3‑1继续执行迭代匹配过程。

2.根据权利要求1所述的一种基于直线段上下文特征的遥感图像匹配方法,其特征在于,在所述步骤2中,直线段描述符的相似度定义如公式(2),其中,si1为参考图像集合中的一条直线段,sj1为待匹配图像集合中的一条直线段;通过上式可计算出参考图像和待匹配图像中各对直线段之间的相似度,进一步采用双向匹配法可筛选出两幅图像中对应匹配的直线段;设从参考图像和待匹配图像中提取的直线段集合分别为 和 m1和n1分别为两幅图像中检测到的直线段个数,只有当直线段sj1在参考图像中与直线段si1的相似度最高,同时直线段si1在待匹配图像中与直线段sj1的相似度也最高时,才将si1和sj1选定为对应匹配的直线段。

3.根据权利要求2所述的一种基于直线段上下文特征的遥感图像匹配方法,其特征在于,所述步骤4包括以下步骤:步骤4‑1、假设参考图像和待匹配图像之间的变换关系满足仿射变换模型,根据最后一次迭代匹配的结果计算图像之间的转换矩阵;

步骤4‑2、进行一致性检验,从最后一次迭代匹配的结果中剔除与转换矩阵所描述的变换关系不符的匹配直线段,得到最终匹配结果。