一種類鏡面相關(guān)反射點(diǎn)集的獲取方法及系統(tǒng)技術(shù)方案

本發(fā)明專利技術(shù)公開了一種類鏡面相關(guān)反射點(diǎn)集的獲取方法及系統(tǒng)，該方法包括：計算類鏡面上的多處鏡面光流，并確定所述多處鏡面光流的運(yùn)動相關(guān)性；根據(jù)所述多處鏡面光流的運(yùn)動相關(guān)性，計算鏡面相關(guān)反射點(diǎn)對；將每個鏡面相關(guān)反射點(diǎn)對定義一條邊，所述類鏡面上所有的鏡面相關(guān)反射點(diǎn)對定義一個無權(quán)無向圖，計算所述無權(quán)無向圖中由多個所述鏡面相關(guān)反射點(diǎn)對組成的最大團(tuán)；在一個最大團(tuán)中的多個鏡面相關(guān)反射點(diǎn)對所對應(yīng)的兩個鏡面相關(guān)反射點(diǎn)之間的平均距離小于預(yù)設(shè)閾值時，將所述最大團(tuán)去除，并將剩余的最大團(tuán)作為最終的類鏡面相關(guān)反射點(diǎn)集。該方法能夠獲取準(zhǔn)確的類鏡面相關(guān)反射點(diǎn)集，對類鏡面實現(xiàn)三維重建，具有重要意義。

【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】

本專利技術(shù)涉及圖像處理
，具體涉及一種類鏡面相關(guān)反射點(diǎn)集的獲取方法及系統(tǒng)。
技術(shù)介紹
目前類鏡面物體三維重建問題成為了三維重建技術(shù)的研究前沿。類鏡面是指有較強(qiáng)鏡面反射特征的表面，與之相對的是缺乏鏡面反射特征或高光的漫反射表面。漫反射特性的樣品表面三維重建方法已經(jīng)比較成熟，目前已經(jīng)被應(yīng)用于多種產(chǎn)業(yè)和產(chǎn)品中。這一類三維重建方法以立體視覺為理論基礎(chǔ)，分析不同視角下樣品表面的固定特征。但是，這些方法通常不能用于重建具有明顯高光特性的類鏡面。這類樣品表面的特征主要來自于對環(huán)境特征的反射。因為觀察者在類鏡面上所觀察到的特征與環(huán)境有關(guān)，觀察者在不同位置觀察到的特征并不是在物體表面的同一位置，環(huán)境變化也會導(dǎo)致特征在物體表面發(fā)生移動。因此，對于類鏡面/鏡面的三維重建需要專門的類鏡面三維重建算法。在目前正在發(fā)展中的類鏡面三維重建算法中，基于類鏡面相關(guān)反射點(diǎn)集的鏡面重建算法具有很好的發(fā)展前景。復(fù)雜的彎曲鏡面通常包含多個位置不同，但是法線相同的多個點(diǎn)。在假設(shè)環(huán)境光照無窮遠(yuǎn)和平行投影相機(jī)的條件下，在這些點(diǎn)上可以觀察到同一環(huán)境特征的反射，將這種現(xiàn)象稱為相關(guān)反射。在一個復(fù)雜鏡面上觀察到的具有相關(guān)反射現(xiàn)象的一組點(diǎn)的集合，被稱為類鏡面相關(guān)反射點(diǎn)集。圖1是一個類鏡面相關(guān)反射點(diǎn)集的例子，圖中的鏡面兔子模型在至少9個位置可以觀察到環(huán)境中一個特征明顯的三角架的反射圖案。簡單形狀的鏡面，例如平面、球面、單凹/凸曲面上不能觀察到這個現(xiàn)象。獲得準(zhǔn)確的類鏡面相關(guān)反射點(diǎn)集是類鏡面三維重建的基礎(chǔ)。類鏡面相關(guān)反射點(diǎn)集的探測要求算法能夠分析類鏡面物體的圖像或視頻，從中探測到環(huán)境特征的反射點(diǎn)，并將同一環(huán)境特征的反射點(diǎn)匹配為一組類鏡面相關(guān)反射點(diǎn)集。目前不存在專用的類鏡面相關(guān)反射點(diǎn)集探測算法，最接近類鏡面相關(guān)反射點(diǎn)集探測要求的是圖像局部特征匹配算法。圖像局部特征是一種用于在圖像中識別和匹配物體的同一局部位置的技術(shù)。這種技術(shù)的假設(shè)是：真實世界中的同一物體，在不同照片中出現(xiàn)時，它們在圖像局部中的亮度信息內(nèi)含有可被分析的具有共性的信息。經(jīng)過多年的發(fā)展，與局部特征識別和匹配有關(guān)的理論和方法大致被分為局部特征點(diǎn)檢測、局部特征描述、局部特征匹配這三個不同的階段。局部特征點(diǎn)檢測的目的是從圖像中篩選出信息量大的候選位置，一般認(rèn)為，角點(diǎn)的信息量大于邊緣，邊緣的信息量大于均勻色塊。局部特征描述的目的指在檢測階段得到的位置附近的鄰域進(jìn)行一定的計算和數(shù)據(jù)處理，將其轉(zhuǎn)換為具有某些性質(zhì)的向量。局部特征匹配的目的是利用上個階段中得到的圖像局部特征的描述性向量的性質(zhì)進(jìn)行匹配和查找，通常圖像局部的特征向量的匹配被認(rèn)為圖像特征點(diǎn)所在位置處描述的是真實世界中的同一個物體或相似的物體。目前的圖像局部特征檢測、描述和匹配算法都不適用于對類鏡面相關(guān)反射點(diǎn)集的檢測、匹配和劃分。彎曲鏡面對環(huán)境圖像產(chǎn)生的扭曲往往超出了仿射變換能夠描述的范圍。由于這類算法通常假設(shè)匹配的局部特征滿足仿射變換，因此在類鏡面上的特征檢測和匹配錯誤率較高。同時，這類圖像局部特征匹配算法不能確定多個特征是否屬于同一環(huán)境特征的反射點(diǎn)，只能找到特征向量最近的兩個或多個特征點(diǎn)。
技術(shù)實現(xiàn)思路
針對現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，本專利技術(shù)提供了一種類鏡面相關(guān)反射點(diǎn)集的獲取方法及系統(tǒng)，能夠獲取準(zhǔn)確的類鏡面相關(guān)反射點(diǎn)集，對類鏡面實現(xiàn)三維重建，具有重要意義。第一方面，本專利技術(shù)提供一種類鏡面相關(guān)反射點(diǎn)集的獲取方法，包括：計算類鏡面上的多處鏡面光流，并確定所述多處鏡面光流的運(yùn)動相關(guān)性；根據(jù)所述多處鏡面光流的運(yùn)動相關(guān)性，計算鏡面相關(guān)反射點(diǎn)對；將每個鏡面相關(guān)反射點(diǎn)對定義一條邊，所述類鏡面上所有的鏡面相關(guān)反射點(diǎn)對定義一個無權(quán)無向圖，計算所述無權(quán)無向圖中由多個所述鏡面相關(guān)反射點(diǎn)對組成的最大團(tuán)；在一個最大團(tuán)中的多個鏡面相關(guān)反射點(diǎn)對所對應(yīng)的兩個鏡面相關(guān)反射點(diǎn)之間的平均距離小于預(yù)設(shè)閾值時，將所述最大團(tuán)去除，并將剩余的最大團(tuán)作為最終的類鏡面相關(guān)反射點(diǎn)集。可選的，所述計算類鏡面上的多處鏡面光流，包括：通過Lucas-Kanade鏡面光流的計算方法計算所述類鏡面上的多處鏡面光流。可選的，所述確定所述多處鏡面光流的運(yùn)動相關(guān)性，包括：根據(jù)所述鏡面光流隨時間的變化，確定所述多處鏡面光流的運(yùn)動相關(guān)性。可選的，所述在一個最大團(tuán)中的多個鏡面相關(guān)反射點(diǎn)對所對應(yīng)的兩個鏡面相關(guān)反射點(diǎn)之間的平均距離小于預(yù)設(shè)閾值時，將所述最大團(tuán)去除，包括：通過Bron-Kerbosch算法計算出所述無權(quán)無向圖中的最大團(tuán)，在每個所述最大團(tuán)中的多個鏡面相關(guān)反射點(diǎn)對所對應(yīng)的兩個鏡面相關(guān)反射點(diǎn)之間的平均距離距離小于預(yù)設(shè)閾值時，將所述最大團(tuán)去除。第二方面，本專利技術(shù)還提供了一種類鏡面相關(guān)反射點(diǎn)集的獲取系統(tǒng)，包括：光流計算模塊，用于計算類鏡面上的多處鏡面光流；相關(guān)性計算模塊，用于確定所述多處鏡面光流的運(yùn)動相關(guān)性；鏡面相關(guān)反射點(diǎn)對計算模塊，用于根據(jù)所述多處鏡面光流的運(yùn)動相關(guān)性，計算鏡面相關(guān)反射點(diǎn)對；最大團(tuán)計算模塊，用于將每個鏡面相關(guān)反射點(diǎn)對定義一條邊，所述類鏡面上所有的鏡面相關(guān)反射點(diǎn)對定義一個無權(quán)無向圖，計算所述無權(quán)無向圖中由多個所述鏡面相關(guān)反射點(diǎn)對組成的最大團(tuán)；鏡面相關(guān)反射點(diǎn)集計算模塊，用于在一個最大團(tuán)中的多個鏡面相關(guān)反射點(diǎn)對所對應(yīng)的兩個鏡面相關(guān)反射點(diǎn)之間的平均距離小于預(yù)設(shè)閾值時，將所述最大團(tuán)去除，并將剩余的最大團(tuán)作為最終的類鏡面相關(guān)反射點(diǎn)集。可選的，所述光流計算模塊，用于：通過Lucas-Kanade鏡面光流的計算方法計算所述類鏡面上的多處鏡面光流。可選的，所述相關(guān)性計算模塊，用于：根據(jù)所述鏡面光流隨時間的變化，確定所述多處鏡面光流的運(yùn)動相關(guān)性。可選的，所述鏡面相關(guān)反射點(diǎn)集計算模塊，用于：通過Bron-Kerbosch算法計算出所述無權(quán)無向圖中的最大團(tuán)，在每個所述最大團(tuán)中的多個鏡面相關(guān)反射點(diǎn)對所對應(yīng)的兩個鏡面相關(guān)反射點(diǎn)之間的平均距離距離小于預(yù)設(shè)閾值時，將所述最大團(tuán)去除。由上述技術(shù)方案可知，本專利技術(shù)提出了一種類鏡面相關(guān)反射點(diǎn)集的獲取方法及系統(tǒng)，該方法通過計算類鏡面上的多處鏡面光流，確定所述多處鏡面光流的運(yùn)動相關(guān)性，并根據(jù)運(yùn)動相關(guān)性初選出類鏡面相關(guān)反射點(diǎn)對，將每個鏡面相關(guān)反射點(diǎn)對定義一條邊，則全部鏡面相關(guān)反射點(diǎn)對可以定義一個無權(quán)無向圖，計算無權(quán)無向圖中由多個類鏡面相關(guān)反射點(diǎn)組成的最大團(tuán)，然后將初選出的鏡本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種類鏡面相關(guān)反射點(diǎn)集的獲取方法，其特征在于，包括：計算類鏡面上的多處鏡面光流，并確定所述多處鏡面光流的運(yùn)動相關(guān)性；根據(jù)所述多處鏡面光流的運(yùn)動相關(guān)性，計算鏡面相關(guān)反射點(diǎn)對；將每個鏡面相關(guān)反射點(diǎn)對定義一條邊，所述類鏡面上所有的鏡面相關(guān)反射點(diǎn)對定義一個無權(quán)無向圖，計算所述無權(quán)無向圖中由多個所述鏡面相關(guān)反射點(diǎn)對組成的最大團(tuán)；在一個最大團(tuán)中的多個鏡面相關(guān)反射點(diǎn)對所對應(yīng)的兩個鏡面相關(guān)反射點(diǎn)之間的平均距離小于預(yù)設(shè)閾值時，將所述最大團(tuán)去除，并將剩余的最大團(tuán)作為最終的類鏡面相關(guān)反射點(diǎn)集。

【技術(shù)特征摘要】
1.一種類鏡面相關(guān)反射點(diǎn)集的獲取方法，其特征在于，包括：
計算類鏡面上的多處鏡面光流，并確定所述多處鏡面光流的運(yùn)動
相關(guān)性；
根據(jù)所述多處鏡面光流的運(yùn)動相關(guān)性，計算鏡面相關(guān)反射點(diǎn)對；
將每個鏡面相關(guān)反射點(diǎn)對定義一條邊，所述類鏡面上所有的鏡面
相關(guān)反射點(diǎn)對定義一個無權(quán)無向圖，計算所述無權(quán)無向圖中由多個所
述鏡面相關(guān)反射點(diǎn)對組成的最大團(tuán)；
在一個最大團(tuán)中的多個鏡面相關(guān)反射點(diǎn)對所對應(yīng)的兩個鏡面相
關(guān)反射點(diǎn)之間的平均距離小于預(yù)設(shè)閾值時，將所述最大團(tuán)去除，并將
剩余的最大團(tuán)作為最終的類鏡面相關(guān)反射點(diǎn)集。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述計算類鏡面上
的多處鏡面光流，包括：
通過Lucas-Kanade鏡面光流的計算方法計算所述類鏡面上的多
處鏡面光流。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述確定所述多處
鏡面光流的運(yùn)動相關(guān)性，包括：
根據(jù)所述鏡面光流隨時間的變化，確定所述多處鏡面光流的運(yùn)動
相關(guān)性。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述在一個最大團(tuán)
中的多個鏡面相關(guān)反射點(diǎn)對所對應(yīng)的兩個鏡面相關(guān)反射點(diǎn)之間的平
均距離小于預(yù)設(shè)閾值時，將所述最大團(tuán)去除，包括：
通過Bron-Kerbosch算法計算出所述無權(quán)無向圖中的最大團(tuán)，在
每個所述最大團(tuán)中的多個鏡面相關(guān)反射點(diǎn)對所對應(yīng)的兩個鏡面相關(guān)
反射點(diǎn)之間的平均距離小于預(yù)設(shè)閾值時，將所述最大團(tuán)去除。
5.一...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：李紅松，丁剛毅，吳澤寰，張宇霆，宋挺，
申請(專利權(quán))人：北京理工大學(xué)，
類型：發(fā)明
國別省市：北京;11