CN101231751A - 利用激光标志点实现图像快速匹配的方法和装置 - Google Patents
利用激光标志点实现图像快速匹配的方法和装置 Download PDFInfo
- Publication number
- CN101231751A CN101231751A CNA2008100573046A CN200810057304A CN101231751A CN 101231751 A CN101231751 A CN 101231751A CN A2008100573046 A CNA2008100573046 A CN A2008100573046A CN 200810057304 A CN200810057304 A CN 200810057304A CN 101231751 A CN101231751 A CN 101231751A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- image
- point
- laser
- coupling
- laser index
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06V—IMAGE OR VIDEO RECOGNITION OR UNDERSTANDING
- G06V10/00—Arrangements for image or video recognition or understanding
- G06V10/20—Image preprocessing
- G06V10/24—Aligning, centring, orientation detection or correction of the image
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Multimedia (AREA)
- Theoretical Computer Science (AREA)
- Studio Devices (AREA)
- Image Processing (AREA)
Abstract
一种利用激光标志点实现图像快速匹配的方法和装置，包括左摄像机、右摄像机、激光源和主机PC，激光源放置在两个摄像机基线的中心位置，其出射口与两个摄像机的镜头在同一个平面上，第一次直接采集目标物体图像ImL和ImR；第二次采集带激光标志点P的目标物体图像Im1和Im2，两组图像分别求差值即可得到激光标志点所对应的两个图像点P1和P2的图像坐标，以(P1，P2)作为一个特征点对，为图像匹配提供一个精确的初始值，缩小匹配点的搜索区域，从而加速图像匹配过程。本发明利用激光单色性强、方向性好、亮度高的特点实现图像快速匹配，具有工艺简单、操作方便、实时快速、精度高等优点。
Description
技术领域
本发明属于计算机视觉、图像处理技术领域，特别涉及一种利用激光标志点实现图像快速匹配的方法和装置。
背景技术
图像匹配是计算机视觉和图像理解领域的研究热点之一，已广泛应用于多源图像数据融合、环境监测、目标识别、三维重建、医疗图像分析等多个领域。图像匹配是指把两个不同传感器对同一场景采集的两幅图像在空间上进行对准，以确定出这两幅图像之间相对转换的过程。
图像匹配主要有两种方法：基于灰度的匹配方法和基于特征的匹配方法。特征是图像内容最抽象的描述，与基于灰度的匹配方法相比，特征相对于几何图像和辐射度影响来说更不易变化，因而适应范围更广。
特征点匹配是图像匹配的核心和关键，也是难题之一。目前仍然没有统一可行的特征点匹配算法，通过极线约束和灰度相关方法可以解决部分特征点匹配问题，但是约束不够充分。不管对数据融合还是三维重建来说，误差的最大来源是匹配点寻找的误差，存在多义性。目前常用的寻找匹配点的方式是手动输入法，通过用户交互的方式手动选择特征点，误差较大。而减小匹配误差的关键在于减小匹配的多义性，尽可能得到精确的匹配点。
发明内容
本发明的技术解决问题：克服现有技术的不足，提供一种利用激光标志点实现图像快速匹配的方法和装置，利用激光单色性强、方向性好、亮度高的特点实现图像快速匹配，且具有工艺简单、操作方便、实时快速、精度高的优点。
本发明的技术解决方案：利用激光标志点实现图像快速匹配的方法，其步骤如下：
(1)摄像机标定：通过对两个摄像机分别进行标定求得两个摄像机的内外参数；
(2)进行目标图像采集：两个摄像机在同一个硬件触发信号控制下同步采集目标物体的图像，分别得到图像ImL和ImR；
(3)带激光标志点的目标图像采集：打开激光源，向目标物体发射激光，两个摄像机同步采集带激光标志点的目标图像，得到带激光标志点的两个图像Im1和Im2，其中激光标志点在两个图像上对应的图像点分别记作P1和P2；
(4)计算特征点坐标：对步骤(2)和步骤(3)得到的两组图像Im1和ImL及Im2和ImR分别求差值，得到P1和P2的图像坐标；
(5)设定匹配入口进行图像匹配：以P1和P2作为匹配的入口，通过P1和P2确定一个匹配的搜索区域，进而加速对图像上其他特征点的搜索速度，实现图像的快速匹配。
本发明的另一目的是提供一种利用激光标志点实现图像快速匹配的装置，其包括第一摄像机C1、第二摄像机C2、激光源L和与上述两个摄像机相连接的主机PC，激光源L放置在上述两个摄像机基线的中心位置，激光源L的出射口与两个摄像机的镜头在同一个平面上，激光源L射出的激光能够打在目标物体上，形成一标志点，两个摄像机通过主机PC发出的同一个外触发信号对带有此标志点的目标物体进行同步图像采集，并将采集的目标图像送至主机PC进行计算和处理，实现图像的快速匹配。
本发明与现有技术相比的优点在于：本发明主要利用激光的准直性、单色性、高亮度的特点，通过两个摄像机进行同步图像采集，根据目标物体上的激光标志点进行特征点的匹配，而无需手工选择控制点，减少了误差，提高了匹配速度，并且具有工艺简单、操作方便、实时快速、精度高等优点。
附图说明
图1为未入射激光时两个摄像机采集图像的示意图；
图2为本发明利用激光标志点实现图像快速匹配的装置的原理图；
图2为本发明利用激光标志点实现图像快速匹配的方法的流程图。
具体实施方式
如图1、2所示，本发明的装置中，左摄像机C1和右摄像机C2主轴平行放置，分别与主机PC相连，由主机发出的同一个外触发信号进行同步。如图2所示，激光源L放置在C1和C2基线的中心位置，以保证L发出的激光点能够打在目标物体上，形成一激光标志点，而且该激光标志点能够同时被两个摄像机采集到。L的出射口与两个摄像机的镜头在同一个平面上，保证目标物体不被遮挡。图1所示为第一次采集图像，激光源关闭，直接采集目标物体图像；图2所示为第二次采集图像，激光源打开，两个摄像机同步采集射入激光标志点之后的目标物体图像。
上述的两个摄像机的光学参数完全相同，且两个摄像机水平放置，主轴平行。激光光源采用普通的激光点光源，最简单的情况下，可用激光笔实现。
如图3所示，本发明的方法具体实施步骤如下：
第一步，摄像机标定。用标定板对放置好的两个摄像机进行标定，求出其摄像机模型，即两个摄像机的内外参数；
第二步，目标图像采集。摄像机C1和C2在主机发出的同一个硬件触发信号控制下同步采集目标物体的图像，分别得到ImL和ImR；
第三步，带激光标志点的目标图像采集。打开激光源L，向目标物体发射激光，摄像机C1和C2同步采集带激光标志点的目标图像，得到Im1和Im2，其中激光标志点在两个图像上对应的图像点分别记作P1和P2；
第四步，计算特征点坐标。由于P1和P2对应于物体上的同一点，因此P1和P2是一对匹配的特征点。对射入激光和没有射入激光的两组图像：Im1和ImL以及Im2和ImR求差值，由于两组图像是在摄像机固定、目标物体固定的情况下采集的，因此只有激光入射点的差别，通过计算两个图像的差值即可得到P1和P2的图像坐标；
第五步，设定匹配入口进行图像匹配。以P1和P2作为特征点匹配的入口，在P1和P2的附近目标物体上的图像点都是匹配的，通过P1和P2确定两幅图像中搜索匹配点的一个搜索区域，减少了匹配的不确定性，加速了对图像上其他特征点的搜索速度，进而实现图像的快速匹配。
上述的通过P1和P2确定一个匹配的搜索区域，实现快速匹配的方法如下：
(1)在图像ImL中，将P1右侧相邻的点记为Q1，以Q1为中心创建一个大小为λ的窗口，用窗口内邻域像素的灰度值分布来表征该像素点Q1的灰度值Gr(Q1)；
(2)在图像ImR中，将P2右侧相邻的点记为Q2，以Q2为中心创建同样大小的一个窗口，用窗口内邻域像素的灰度值分布来表征Q2的灰度值Gr(Q2)；
(3)比较Gr(Q1)和Gr(Q2)，若二者的差值在阈值θ内，则(Q1，Q2)为一对匹配点；否则，继续判断Q2右侧的像素点，直到找到与Q1匹配的点，将此点记作Q2；
(4)用Q1代替P1，用Q2代替P2，重复步骤(1)-(3)，则可找到图像ImL中初始点P1右侧相同y坐标的所有的点在图像ImR中的匹配点；
(5)用同样方法搜索ImL中初始点P1左侧相同y坐标的所有点在ImR中的匹配点；
(6)再用同样方法沿y轴自上而下搜索匹配点，这样即可得到两幅图像ImL和ImR中所有的匹配点，实现了图像匹配。
最后所应说明的是，以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明利用激光标志点或栅格图案来增加图像特征点加速匹配的前提下，还可以做出若干改进或等同替换，这些改进和等同替换也应视为本发明的保护范围。
Claims (11)
1.利用激光标志点实现图像快速匹配的方法，其特征在于步骤如下：
(1)摄像机标定：通过对两个摄像机分别进行标定求得两个摄像机的内外参数；
(2)进行目标图像采集：两个摄像机在同一个硬件触发信号控制下同步采集目标物体的图像，分别得到图像ImL和ImR；
(3)带激光标志点的目标图像采集：打开激光源，向目标物体发射激光，两个摄像机同步采集带激光标志点的目标图像，得到带激光标志点的两个图像Im1和Im2，其中激光标志点在两个图像上对应的图像点分别记作P1和P2；
(4)计算特征点坐标：对步骤(2)和步骤(3)得到的两组图像Im1和ImL及Im2和ImR分别求差值，得到P1和P2的图像坐标；
(5)设定匹配入口进行图像匹配：以P1和P2作为匹配的入口，通过P1和P2确定一个匹配的搜索区域，进而加速对图像上其他特征点的搜索速度，实现图像的快速匹配。
2.利用激光标志点实现图像快速匹配的方法，其特征在于：所述的步骤(5)通过P1和P2确定一个匹配的搜索区域，实现快速匹配的方法如下：
(1)在图像ImL中，将P1右侧相邻的点记为Q1，以Q1为中心创建一个大小为λ的窗口，用窗口内邻域像素的灰度值分布来表征该像素点Q1的灰度值Gr(Q1)；
(2)在图像ImR中，将P2右侧相邻的点记为Q2，以Q2为中心创建同样大小的一个窗口，用窗口内邻域像素的灰度值分布来表征Q2的灰度值Gr(Q2)；
(3)比较Gr(Q1)和Gr(Q2)，若二者的差值在阈值θ内，则(Q1，Q2)为一对匹配点；否则，继续判断Q2右侧的像素点，直到找到与Q1匹配的点，将此点记作Q2；
(4)用Q1代替P1，用Q2代替P2，重复步骤(1)-(3)，则可找到图像ImL中初始点P1右侧相同y坐标的所有的点在图像ImR中的匹配点；
(5)用同样方法搜索ImL中初始点P1左侧相同y坐标的所有点在ImR中的匹配点；
(6)再用同样方法沿y轴自上而下搜索匹配点，这样即可得到两幅图像ImL和ImR中所有的匹配点，实现了图像匹配。
3.根据权利要求1所述的利用激光标志点实现图像快速匹配的方法，其特征在于：所述的两个摄像机的光学参数完全相同，且两个摄像机水平放置，主轴平行。
4.根据权利要求1所述的利用激光标志点实现图像快速匹配的方法，其特征在于：所述的两个摄像机均能通过硬件外触发信号进行同步图像采集。
5.根据权利要求1所述的利用激光标志点实现图像快速匹配的方法，其特征在于：所述步骤(3)的激光光源采用普通的激光点光源，最简单的情况下，可采用激光笔实现。
6.一种利用激光标志点实现图像快速匹配的装置，其特征在于：包括第一摄像机C1、第二摄像机C2、激光源L和与上述两个摄像机相连接的主机PC，激光源L放置在上述两个摄像机基线的中心位置，激光源L的出射口与两个摄像机的镜头在同一个平面上，激光源L射出的激光能够打在目标物体上，形成一标志点，两个摄像机通过主机PC发出的同一个外触发信号对带有此标志点的目标物体进行同步图像采集，并将采集的目标图像送至主机PC进行计算和处理，实现图像的快速匹配。
7.根据权利要求5所述的利用激光标志点实现图像快速匹配的装置，其特征在于：所述的第一摄像机和第二摄像机的光学参数完全相同，且两个摄像机水平放置，主轴平行。
8.根据权利要求1所述的利用激光标志点实现图像快速匹配的方法，其特征在于：所述的两个摄像机均能通过硬件外触发信号进行同步图像采集。
9.根据权利要求5所述的利用激光标志点实现图像快速匹配的装置，其特征在于：所述的激光源上有开关，可以控制是否发射激光。
10.根据权利要求5所述的利用激光标志点实现图像快速匹配的装置，其特征在于：所述的激光光源采用普通的激光点光源，最简单的情况下，可用激光笔实现。
11.根据权利要求5所述的利用激光标志点实现图像快速匹配的装置，其特征在于：所述的主机实现图像的快速匹配的过程如下：
(1)摄像机标定：通过对两个摄像机分别进行标定求得两个摄像机的内外参数；
(2)进行目标图像采集：两个摄像机在同一个硬件触发信号控制下同步采集目标物体的图像，分别得到图像ImL和ImR；
(3)带激光标志点的目标图像采集：打开激光源，向目标物体发射激光，两个摄像机同步采集带激光标志点的目标图像，得到带激光标志点的两个图像Im1和Im2，其中激光标志点在两个图像上对应的图像点分别记作P1和P2；
(4)计算特征点坐标：对步骤(2)和步骤(3)得到的两组图像Im1和ImL及Im2和ImR分别求差值，得到P1和P2的图像坐标；
(5)设定匹配入口进行图像匹配：以P1和P2作为匹配的入口，通过P1和P2确定一个匹配的搜索区域，再利用区域匹配方法找到ImL和ImR中所有的匹配点，实现图像的快速匹配。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CNA2008100573046A CN101231751A (zh) | 2008-01-31 | 2008-01-31 | 利用激光标志点实现图像快速匹配的方法和装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CNA2008100573046A CN101231751A (zh) | 2008-01-31 | 2008-01-31 | 利用激光标志点实现图像快速匹配的方法和装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN101231751A true CN101231751A (zh) | 2008-07-30 |
Family
ID=39898196
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CNA2008100573046A Pending CN101231751A (zh) | 2008-01-31 | 2008-01-31 | 利用激光标志点实现图像快速匹配的方法和装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN101231751A (zh) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102842034A (zh) * | 2012-07-10 | 2012-12-26 | 重庆大学 | 一种激光扫描与自动识别雕刻字符的装置及识别方法 |
| CN104504683A (zh) * | 2014-12-02 | 2015-04-08 | 中国科学院西安光学精密机械研究所 | 一种长基线光学交会测量的像点快速匹配方法 |
| CN105809664A (zh) * | 2014-12-31 | 2016-07-27 | 北京三星通信技术研究有限公司 | 生成三维图像的方法和装置 |
| CN112672125A (zh) * | 2020-12-24 | 2021-04-16 | 四川长虹电器股份有限公司 | 一种用于激光电视的图像匹配系统及方法 |
-
2008
- 2008-01-31 CN CNA2008100573046A patent/CN101231751A/zh active Pending
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102842034A (zh) * | 2012-07-10 | 2012-12-26 | 重庆大学 | 一种激光扫描与自动识别雕刻字符的装置及识别方法 |
| CN102842034B (zh) * | 2012-07-10 | 2015-09-16 | 重庆大学 | 一种激光扫描与自动识别雕刻字符的装置及识别方法 |
| CN104504683A (zh) * | 2014-12-02 | 2015-04-08 | 中国科学院西安光学精密机械研究所 | 一种长基线光学交会测量的像点快速匹配方法 |
| CN104504683B (zh) * | 2014-12-02 | 2018-04-10 | 中国科学院西安光学精密机械研究所 | 一种长基线光学交会测量的像点快速匹配方法 |
| CN105809664A (zh) * | 2014-12-31 | 2016-07-27 | 北京三星通信技术研究有限公司 | 生成三维图像的方法和装置 |
| CN105809664B (zh) * | 2014-12-31 | 2020-03-17 | 北京三星通信技术研究有限公司 | 生成三维图像的方法和装置 |
| CN112672125A (zh) * | 2020-12-24 | 2021-04-16 | 四川长虹电器股份有限公司 | 一种用于激光电视的图像匹配系统及方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP3650807B1 (en) | Handheld large-scale three-dimensional measurement scanner system simultaneously having photography measurement and three-dimensional scanning functions | |
| CN107635129B (zh) | 一种三维三目摄像装置及深度融合方法 | |
| CN111968129A (zh) | 具有语义感知的即时定位与地图构建系统及方法 | |
| CN105554385A (zh) | 一种远距离多模态生物特征识别方法及其系统 | |
| CN100487724C (zh) | 一种快速目标识别与定位系统及方法 | |
| CN110196053A (zh) | 一种基于fpga的实时田间机器人视觉导航方法与系统 | |
| CN106954058A (zh) | 深度图像获取系统和方法 | |
| CN109934108B (zh) | 一种多目标多种类的车辆检测和测距系统及实现方法 | |
| Santos et al. | 3D plant modeling: localization, mapping and segmentation for plant phenotyping using a single hand-held camera | |
| CN103679707A (zh) | 基于双目相机视差图的道路障碍物检测系统及检测方法 | |
| CN106165387A (zh) | 光场处理方法 | |
| Basha et al. | Structure and motion from scene registration | |
| CN101231751A (zh) | 利用激光标志点实现图像快速匹配的方法和装置 | |
| CN110021043A (zh) | 一种基于立体匹配和置信度传播的场景深度获取方法 | |
| CN106824824A (zh) | 一种具有前置图像处理及反射式光谱单元的塑料分选系统 | |
| Lu et al. | Simultaneous direct depth estimation and synthesis stereo for single image plant root reconstruction | |
| CN109636763A (zh) | 一种智能复眼监控系统 | |
| CN116682140A (zh) | 基于注意力机制多模态融合的三维人体姿态估计算法 | |
| Caminal et al. | Slam-based 3d outdoor reconstructions from lidar data | |
| CN105306924B (zh) | 一种用于线阵双目3d成像的主动纹理方法 | |
| Li et al. | Scale-aware monocular SLAM based on convolutional neural network | |
| CN110351579A (zh) | 一种视频的智能剪辑算法 | |
| CN106599779A (zh) | 一种人耳识别方法 | |
| CN110097540A (zh) | 多边形工件的视觉检测方法及装置 | |
| Gu et al. | Continuous bidirectional optical flow for video frame sequence interpolation |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C12 | Rejection of a patent application after its publication | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Open date: 20080730 |