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基于线特征的规则物体影像的关系匹配研究

作　者: 范金健
导　师: 张春森
学　校: 西安科技大学
专　业: 地图学与地理信息系统
关键词: 摄影测量 计算机视觉 线特征 关系匹配 拓扑关系
分类号: TP391.41
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 26次
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内容摘要


近年来,随着计算机视觉技术、摄影测量技术的迅速发展,近景摄影测量因其速度快、精度高、无需接触目标物、适应各种特殊环境等优点,广泛地应用于建筑、工业、工程、考古与生物医学等领域。工业检测是工业生产中不可缺少的一个环节,一定程度上直接影响着产品质量的控制和生产效率的提高。针对上述问题,本文基于数字摄影测量与计算机视觉的理论,对工业领域中的小型工业零件(如钣金件、铸件)的三维重建进行了研究。匹配是基于图像的工业零件三维重建的核心与难点问题。用于测量的工业零件大多由一些规则的几何元素组成,如直线、圆等,但由于缺乏明显的纹理特征,点特征匹配方法常失效。针对此问题,本文采用基于线特征的匹配方法进行研究。其主要研究思路是:首先采用改进的最小二乘模板匹配算法提取影像线特征;建立起影像线特征的关系描述并构建关联图,以此为基础采用区域分割得到影像中的面,同时提出了一种以面为基础生成拓扑关系的算法;最后,利用生成的拓扑关系进行基于线特征的关系匹配——基匹配和匹配传递,基匹配即确定一组同名线,匹配传递即利用基匹配结果结合拓扑关系将之传递下去,最终匹配出所有的同名点、线、面特征。本文研究的基于关系的线特征匹配方法,大大减少了影像匹配的计算量,极大地提高了影像匹配的准确性。在Windows平台上采用Visual C++6.0编程语言编制了相关的算法程序;通过试验验证了本文给出的理论和方法的正确性和有效性。基于线特征的关系匹配丰富了摄影测量中特征提取与匹配的相关理论和方法,并为后续的三维重建及量测打下了良好的基础。

全文目录


摘要  2-3
ABSTRACT  3-7
1 绪论  7-13
  1.1 研究的背景与意义  7-9
    1.1.1 研究的背景  7-9
    1.1.2 选题意义  9
  1.2 立体匹配国内外研究现状  9-11
  1.3 本文研究的主要内容和技术路线  11-12
    1.3.1 本文研究的主要内容  11
    1.3.2 本文研究的技术路线  11-12
  1.4 本文的章节安排  12-13
2 规则物体影像特征提取  13-28
  2.1 经典特征提取  13-21
    2.1.1 角点特征提取  13-16
    2.1.2 常用的边缘检测方法  16-19
    2.1.3 直线特征的提取  19-20
    2.1.4 边缘直线特征的表示  20-21
  2.2 基于CAD数据的规则物体影像特征提取  21-27
    2.2.1 坐标转换及初值获取  21-23
    2.2.2 直线段最小二乘模板匹配  23-25
    2.2.3 线段的分割  25-27
  2.3 本章小结  27-28
3 物体结构信息影像特征描述  28-44
  3.1 图论基本理论  28-35
    3.1.1 线图  29-31
    3.1.2 树与基本回路  31-32
    3.1.3 图与树的矩阵表示  32-33
    3.1.4 基本回路矩阵  33-35
  3.2 提取特征的关系描述  35-36
  3.3 整体描述-拓扑结构  36-43
    3.3.1 图论拓扑  36-37
    3.3.2 GIS拓扑  37-39
    3.3.3 矢量数据拓扑关系的建立  39-43
  3.4 本章小结  43-44
4 基于线特征的规则物体影像关系匹配  44-54
  4.1 影像匹配  44-48
    4.1.1 匹配基元  44-45
    4.1.2 相似性度量  45-47
    4.1.3 匹配策略  47
    4.1.4 关系匹配  47-48
  4.2 基于线特征的关系匹配  48-52
    4.2.1 基匹配  49
    4.2.2 匹配传递  49-52
    4.2.3 匹配结果评价  52
  4.3 本章小结  52-54
5 实验与分析  54-61
  5.1 规则物体图的矩阵表示  54-56
  5.2 规则物体基本回路及关系表生成  56-59
  5.3 基于关系表规则物体的线特征匹配  59-60
    5.3.1 基匹配  59
    5.3.2 关系匹配—匹配传递  59-60
    5.3.3 匹配结果评断  60
  5.4 本章小结  60-61
6 结论  61-62
  6.1 结论  61
  6.2 展望  61-62
致谢  62-63
参考文献  63-66
附录  66
  攻读硕士学位期间发表的学术论文  66

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中图分类: > 工业技术 > 自动化技术、计算机技术 > 计算技术、计算机技术 > 计算机的应用 > 信息处理（信息加工） > 模式识别与装置 > 图像识别及其装置
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