基于几何约束及0-1规划的视频帧间线段特征匹配算法

来源：计算机应用杂志2017年第8期北京时间：

作者：李海丰, 胡遵河, 范龙飞, 姜子政, 陈新伟

单位：1. 中国民航大学 计算机科学与技术学院, 天津 300300;2. 福建省信息处理与智能控制重点实验室(闽江学院), 福州 350121

摘要：针对线段因遮挡、断裂以及端点提取不准确等原因造成的线段特征匹配困难问题，特别是现有匹配算法在匹配过程中出现"多配多"时直接采取"最相似匹配"而导致丢失大量真实匹配的问题，提出了一种基于多重几何约束及0-1规划的线段特征匹配算法。首先，基于校正后视频帧间线段特征的空间相邻性计算线段匹配的初始候选集；然后，基于极线约束、单应矩阵模型约束以及点-线相邻性约束等多重几何约束，对候选集进行筛选从而剔除部分错误匹配；其次，将线段匹配问题建模为一个大规模0-1规划问题；最后，设计了一种基于分组策略的两阶段求解算法对该问题进行求解，从而实现线段特征的"一配一"精确匹配。实验结果表明，该算法与LS（Line Sigature）、LJL（Line-Junction-Line）方法相比，匹配正确率接近，但匹配线段数量分别提高了60%和11%。所提算法可以实现视频帧间的线段特征匹配，为基于线特征的视觉SLAM（Simultaneously Localization and Mapping）奠定基础。

关键词：线段匹配,几何约束,0-1规划,特征匹配,视觉SLAM

基金资助：国家自然科学基金资助项目（61305107）；天津市应用基础与前沿技术研究计划重点项目（14JCZDJC32500）；福建省信息处理与智能控制重点实验室开放课题项目（MJUKF201732）；中央高校基本科研业务费资助项目（3122016B006）。