专利名称：一种摄影测量图像匹配方法
技术领域：
本发明涉及近景摄影测量技术领域，特别涉及一种摄影测量图像匹配方法。
背景技术：
在近景摄影测量中，高反光 性能的人工标志点(也称为编码标志点)放置在被测目标的表面，因此对被测目标的表面的測量就转变为以人工标志点为对象的測量，通过对测量出的人工标志点进行三维数据拟合，从而得到被测目标的型面。近景摄影测量中的图像除了具有非常清晰的人工标志点信息外，几乎没有其他的背景信息，因此在实际的近景摄影测量系统中，对人工标志点的匹配是最直接、有效的方式。现有技术中对图像匹配进行约束的方法包括极线约束、视差连续性约束、唯一性约束、双向匹配等方法。在近景摄影测量中，一般需要结合多种约束或匹配策略来实现人工标志点的匹配过程，为了得到完全准确的匹配点集，还需要结合其他技术或理论才能剔除匹配点集中的误匹配点，因此导致匹配过程复杂，对图像匹配的计算量大、耗时相对长。
发明内容
本发明的目的在于提供一种摄影测量图像匹配方法，提高摄影测量过程中图像匹配的准确度。本发明提供一种摄影测量图像匹配方法，包括步骤I、分布标定摄像机的内方位參数初值和外方位參数初值；步骤2、根据所述内方位參数初和所述外方位參数初值获取位于测量场中的多个測量点对应的像点的极线，基于极线匹配方法对所述多个测量点进行图像匹配，获取基于极线匹配的匹配点集；步骤3、将所述内方位參数初值、外方位參数初值和所述匹配点集进行光束法平差，获取所述内方位參数优化值和所述外方位參数优化值；步骤4、将所述内方位參数优化值和所述外方位參数优化值分别替代所述内方位參数初值和所述外方位參数初值，迭代执行步骤2 步骤4，直至所述匹配点集中的所述多个测量点的特征同名点的个数不再増加，从而得到所述多个測量点的最终图像匹配結果。本发明提供的摄影测量图像匹配方法，通过获取摄像机的内方位參数优化值和外方位參数优化值，并将摄像机的内方位參数优化值和外方位參数优化值、測量场中的多个測量点中的已匹配的測量点对摄像机的内方位參数初值和外方位參数初值进行优化，由于已匹配的測量点參与到摄像机的内方位參数和外方位參数的优化过程中，从而提高了摄像机的内方位參数和外方位參数的精度，进而提高了对测量场中的測量点的匹配准确率，为后续三维測量提供了准确的匹配结果，使得近景摄影测量的測量精度得到了提高。
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图I为本发明摄影测量图像匹配方法一个实施例的流程示意图；图2为本发明摄影测量图像匹配方法又一个实施例的流程示意图；图3为本发明实施例所适用的控制场的场景示意图；图4为本发明实施例所采用的测量场的场景示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。在本发明实施例中，摄像机的内參数主要包括像平面的主点坐标( , y0)和主距f，主距是摄影中心到摄像机成像平面的垂直距离，摄像机的内方位參数确定了摄影中心和摄像机的成像平面之间的相对位置关系；此外，在考虑镜头畸变因素的影响下，摄像机的内方位參数还包括摄像机的镜头的径向畸变參数和切向畸变參数；摄像机的外方位參数有六个，即(Xs，Ys, Zs, Φ，ω，K )，其中，(XS, Y3, Zs)是投影中心(即摄像机光心)的在物方空间中的空间坐标，(Φ, ω, κ)是三个角元素，即成像平面在空间坐标系的方位角，用以表示投影光线束在物方空间坐标系中的朝向。图I为本发明摄影测量图像匹配方法一个实施例的流程示意图；如图I所示，本发明实施例具体包括如下步骤步骤101、分布标定摄像机的内方位參数的内方位參数初值和外方位參数的外方位參数初值；步骤102、根据该内方位參数初值和外方位參数初值获取位于测量场中的多个测量点对应的像点的极线，基于极线匹配方法对该多个测量点进行图像匹配，获取基于极线匹配的匹配点集；步骤103、将内方位參数初值、外方位參数初值和匹配点集进行光束法平差，获取摄像机的内方位參数优化值和外方位參数优化值；步骤104、将内方位參数优化值和外方位參数优化值分别替代内方位參数初值和外方位參数初值，迭代执行步骤102 步骤104，直至该匹配点集中的多个测量点的特征同名点的个数不再増加，从而得到多个测量点的最终图像匹配結果。本发明实施例提供的摄影测量图像匹配方法，通过获取摄像机的内方位參数优化值和外方位參数优化值，并将摄像机的内方位參数优化值和外方位參数优化值、測量场中的多个测量点中的已匹配的多个测量点对摄像机的内方位參数初值和外方位參数初值进行优化，由于已匹配的測量点參与到摄像机的内方位參数和外方位參数的优化过程中，从而提高了摄像机的内方位參数和外方位參数的精度，进而提高了对测量场中的測量点的匹配准确率，为后续三维测量提供了准确的匹配结果，使得近景摄影测量的測量精度得到了提闻。
图2为本发明摄影测量图像匹配方法又一个实施例的流程示意图，如图2所示，本发明实施例具体可以包括如下步骤步骤201、分布标定摄像机的内方位參数的内方位參数初值和外方位參数的外方位參数初值；具体地，在步骤201中，可以在控制�。晕挥诳刂瞥≈械亩喔霰嗦氡曛镜愕耐枷褡旰拖嘤Φ目占渥晖ü苯酉咝员浠环椒�(Direct Linear Transformation,简称DLT)计算得到获取摄像机的内方位參数初值；在计算得到内方位參数初值后，在测量�。远喔霾饬康愕南竦阕旰臀挥诓饬砍≈械亩ㄏ虬羯系目刂频愕南竦阕暌约跋嘤Φ目占淙杲泻蠓浇换峄袢∩阆窕耐夥轿粎⑹踔�。进ー步地，由于后方交会方法获取摄像机的外方位參数为本领域技术人员所了解，本发明实施例不再赘述。此外，本发明实施例中的多个编码标志点具有预设的空间相对位置关系，通过该预设的空间相对位置关系可以简化对摄像机的内方位參数初值的获取过程，该预设的空间相对关系例如为多个编码标 志点相互平行或者垂直；每幅待匹配的图像上均包括多个测量点的像点，从而使得测量场中的多个测量点都能够出现在图像上。步骤202、根据内方位參数初值和外方位參数初值对多个测量点进行三视图的极线匹配，并根据三视图的极线获取ー个最小匹配距离集；具体地，在步骤202中，三视图具体可以包括第一图像、第二图像、第三图像，则步骤202中具体可以包括步骤221、获取测量测中的多个测量点在第一图像上对应的像点在第二图像上对应的第一极线在预设范围内对应的多个待匹配像点；步骤222、获取该多个測量点在所述第三图像上对应的第二极线与多个待匹配像点在第三图像上对应的多条极线形成的多个交点；步骤223、获取多个交点各自对应的最小匹配距离，其中，多个交点各自对应的最小匹配距离形成ー个最小匹配距离集。步骤203、根据该最小匹配距离集获取ー个动态阈值；具体地，在步骤203中，具体包括步骤221、对该最小匹配距离集进行排序；步骤222、获取该最小匹配距离集中的最大值和最小值；步骤223、根据该最大值和最小值基于格罗布斯准则获取一个动态阈值。进ー步地，本发明实施例对最小匹配距离集排序例如可以为:d⑴彡d⑵彡…彡d⑴彡…彡d(n)，其中，η为图像中的測量点的像点的个数，d(i)为第i个测量点对应的最
小匹配距离；由格罗布斯推导可得出=和g⑴=二^的分布，当取定显著水
平α (例如α取O. 05或者O. 01)就可以通过查表I得到临界值gQ(n，α )，该临界值gQ(n，α)即为本发明实施例中所述的动态阈值。表I格罗布斯准则用表
权利要求
1.一种摄影测量图像匹配方法，其特征在于，所述方法包括 步骤I、分布标定摄像机的内方位參数初值和外方位參数初值； 步骤2、根据所述内方位參数初值和所述外方位參数初值获取位于测量场中的多个测量点对应的像点的极线，基于极线匹配方法对所述多个测量点进行图像匹配，获取基于极线匹配的匹配点集； 步骤3、将所述内方位參数初值、外方位參数初值和所述匹配点集进行光束法平差，获取所述内方位參数优化值和所述外方位參数优化值； 步骤4、将所述内方位參数优化值和所述外方位參数优化值分别替代所述内方位參数初值和所述外方位參数初值，迭代执行步骤2 步骤4，直至所述匹配点集中的所述多个测量点的特征同名点的个数不再増加，从而得到所述多个測量点的最终图像匹配結果。
2.根据权利要求I所述的方法，其特征在于，所述步骤I包括 步骤11、在所述控制�。晕挥诳刂瞥≈械牡亩喔霰嗦氡曛镜愕耐枷褡旰退龆喔霰嗦氡曛镜阆嘤Φ目占渥晖ü苯酉咝员浠环椒ɑ袢∷錾阆窕哪诜轿粎⑹踔担徊街�12、在所述测量�。运龆喔鰷y量点的像点坐标和位于所述测量场中的定向棒上的控制点的像点坐标以及相应的空间三维坐标进行后方交会获取所述摄像机的外方位參数初值。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述方法还包括 所述多个编码标志点具有预设的空间相对位置关系；每幅待匹配的图像上均包括所述多个测量点的像点。
4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述步骤2包括 步骤21、根据所述内方位參数初值和所述外方位參数初值对所述多个測量点进行三视图的极线匹配，井根据所述三视图的极线获取ー个最小匹配距离集； 步骤22、根据所述最小匹配距离集获取ー个动态阈值； 步骤23、根据所述动态阈值确定所述基于极线匹配的匹配点集。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述三视图包括第一图像、第二图像、第三图像，所述步骤21包括 步骤211、获取所述测量场中的多个测量点在所述第一图像上对应的像点在所述第二图像上对应的第一极线在预设范围内对应的多个待匹配像点； 步骤212、获取所述多个測量点在所述第三图像上对应的第二极线与所述多个待匹配像点在所述第三图像上对应的多条极线形成的多个交点； 步骤213、获取所述多个交点各自对应的最小匹配距离，所述多个交点各自对应的最小匹配距离形成ー个最小匹配距离集。
6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述步骤22包括 步骤221、对所述最小匹配距离集进行排序； 步骤222、获取所述最小匹配距离集中的最大值和最小值； 步骤223、根据所述最大值和最小值基于格罗布斯准则获取一个动态阈值。
7.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述步骤2还包括 步骤24、剔除所述最小匹配距离集中的误匹配点对应的匹配距离，得到更新后的最小匹配距离集。
8.根据权利要求I所述的方法，其特征在于，所述步骤4包括 步骤41、对所述匹配点集中的多个测量点的像点个数进行统计，得到本次迭代的第一匹配点数； 步骤42、将所述第一匹配点数与上次迭代后得到的第二匹配点数进行比较，得到比较结果；若所述比较结果为所述第一匹配点数大于所述第二匹配点数，则执行步骤3 ;若所述比较结果为所述第一匹配点数小于或者等于所述第二匹配点数，则执行步骤43 ； 步骤43、増加所述预设阈值的限制系数，并判断所述增加后的限制系数是否小于或者等于I，若是，结束；若否，执行步骤44 ； 步骤44、将所述限制系数増加一个步长，将所述预设阈值和所述限制系数相乘得到一个新的阈值，井根据所述新的阈值重新执行步骤23。
全文摘要
本发明涉及一种摄影测量图像匹配方法，该方法包括步骤1、分布标定摄像机的内方位参数初值和外方位参数初值；步骤2、根据内方位参数初值和外方位参数初值获取位于测量场中的多个测量点对应的像点的极线，基于极线匹配方法对多个测量点进行图像匹配，获取基于极线匹配的匹配点集；步骤3、将初值和匹配点集进行光束法平差，获取摄像机的内方位参数优化值和外方位参数优化值；步骤4、将优化值替代初值，迭代执行步骤2~步骤4，直至匹配点集中的测量点的特征同名点的个数不再增加，从而得到测量点的最终图像匹配结果。本发明实施例提供的摄影测量图像匹配方法提高了摄影测量过程中图像匹配的准确度。
文档编号G01C11/00GK102865857SQ20121032318
公开日2013年1月9日 申请日期2012年9月4日 优先权日2012年9月4日
发明者董明利, 王君, 孙鹏, 祝连庆, 娄小平, 燕必希 申请人:北京信息科技大学
专业数控铣床产品供应商
20年生产经验，实力工厂，精工品质，质量有保障
