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专利号: 202410479462X
申请人: 山东科技大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2025-10-27
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种抗遮挡的刚体目标快速匹配及位姿估计方法,其特征在于,包括:

S1、提取模板图像中刚体目标的边缘点,通过边缘点构建点对;基于梯度方向差对已构建的点对进行筛选过滤,获取点对的特征信息建立参考表,所述特征信息包括子点内角、基点与子点沿梯度方向的边长比例;

S2、获取目标图像进行边缘点提取,并基于网格化筛选,在包含边缘点的每个网格中,筛选梯度幅值最大的边缘点作为点对的基点;根据基点的梯度方向建立梯度方向查找表,根据基点及梯度方向差进行点对子点的筛选;

S3、将筛选后的基点与子点分别构建点对,获取目标图像点对的特征信息,并根据特征信息的子点内角计算角度索引,根据基点与子点沿梯度方向边长比例计算尺度索引;基于已建立的参考表与角度索引、尺度索引,获取目标图像相对模板图像的旋转角度与放缩尺度,得到刚体目标的参考点位置;

S4、对参考点位置进行投票,确定目标图像中刚体目标的边缘点与中心位置,对刚体目标的位姿进行匹配。

2.根据权利要求1所述的抗遮挡的刚体目标快速匹配及位姿估计方法,其特征在于,所述S1中采用梯度方向量化区间对已构建的点对进行筛选过滤,具体方法为,分别计算点对中基点的梯度方向与子点的梯度方向,并按照逆时针方向计算基点与子点的梯度方向差为:,

其中,mafst表示基点的梯度方向;mascd表示子点的梯度方向;masub表示梯度方向差;

result表示基点的梯度方向与子点的梯度方向的差值;

以梯度方向差为约束条件,对冗余点对进行筛选过滤,统计点对梯度方向差所属数量最多的最大量化区间,保留最大量化区间的点对。

3.根据权利要求1所述的抗遮挡的刚体目标快速匹配及位姿估计方法,其特征在于,所述S1中参考表包括一级索引、二级索引和存储值,所述一级索引为子点内角,所述二级索引为边长比例,所述存储值包括基点梯度方向、子点梯度方向,点对中心点相对参考点的位移向量,点对线段长度。

4.根据权利要求2所述的抗遮挡的刚体目标快速匹配及位姿估计方法,其特征在于,所述S2中根据基点的梯度方向建立梯度方向查找表,根据基点及梯度方向差进行点对子点的筛选的具体操作为:S2.1、建立梯度方向查找表,所述梯度方向查找表的索引为向下取整的梯度方向,值为梯度方向在各索引区间内的边缘点;

S2.2、基于梯度方向差最大量化区间,确定实际角度范围;

S2.3、根据已知基点的梯度方向,得到满足最大量化区间约束的子点的梯度方向范围;

S2.4、根据子点的梯度方向范围,查找梯度方向查找表中对应的全部边缘点,即为筛选出的子点。

5.根据权利要求1所述的抗遮挡的刚体目标快速匹配及位姿估计方法,其特征在于,所述S3中获取目标图像点对的特征信息具体为根据点对构建局部三角形,根据子点处的三角形内角按照角度步长计算角度索引;根据基点与子点沿梯度方向的边长比例按照尺度步长计算尺度索引。

6.根据权利要求5所述的抗遮挡的刚体目标快速匹配及位姿估计方法,其特征在于,所述基于已建立的参考表与角度索引、尺度索引,获取目标图像相对模板图像的旋转角度与放缩尺度,得到刚体目标的参考点位置,其具体方法为:根据目标图像点对的角度索引与尺度索引,在参考表中查找获得模板图像对应点对的梯度方向、点对线段长度和位移向量;

计算目标图像点对相对于模板图像点对的旋转角度;根据目标图像点对线段长度与模板图像点对线段长度,计算目标图像点对相对于模板图像点对的放缩尺度;

基于旋转角度与放缩尺度,根据参考表的位移向量计算目标图像中刚体目标的参考点位置。

7.根据权利要求1所述的抗遮挡的刚体目标快速匹配及位姿估计方法,其特征在于,所述S2中网格化是基于模板图像的尺寸Sizetemp确定自适应尺寸的网格,所述网格的尺寸μwh的计算公式为:,

式中,WT、HT分别表示模板图像的宽度和高度,Thresize表示最小网格划分的阈值。

8.一种抗遮挡的刚体目标快速匹配及位姿估计系统,其特征在于,包括:

模板图像模块,用于提取模板图像中刚体目标的边缘点,通过边缘点构建点对;基于梯度方向差对已构建的点对进行筛选过滤,获取点对的特征信息建立参考表,所述特征信息包括子点内角、基点与子点沿梯度方向的边长比例;

目标图像模块,用于获取目标图像进行边缘点提取,并基于网格化筛选,在包含边缘点的每个网格中,筛选梯度幅值最大的边缘点作为点对的基点;根据基点的梯度方向建立梯度方向查找表,根据基点及梯度方向差进行点对子点的筛选;

点对索引模块,将筛选后的基点与子点分别构建点对,获取目标图像点对的特征信息,并根据特征信息的子点内角计算角度索引,根据基点与子点沿梯度方向边长比例计算尺度索引;基于已建立的参考表与角度索引、尺度索引,获取目标图像相对模板图像的旋转角度与放缩尺度,得到刚体目标的参考点位置;

匹配模块,用于对参考点位置进行投票,确定目标图像中刚体目标的边缘点与中心位置,对刚体目标的位姿进行匹配。