本發明涉及計算機視覺，具體涉及一種圖像匹配矯正方法、裝置及潛海勘探作業的定位方法。

背景技術：

1、海洋油氣的勘探開發具有很大的發展前景，由于深海潛水勘探作業的環境復雜多變，具有很多不確定因素，因此海洋勘探開發面臨更高的風險與難度。深海機器人是一種應用于深水環境下的極限作業機器人。由于深海環境復雜多變，給水下人工作業帶來很多諸如人身安全等方面的困擾，深海機器人憑借其對深海環境的強適應能力以及良好的靈活性和經濟性，已經逐漸成為代替人工作業的有力工具。

2、國際上使用頻率較高的深海機器人大致可以分為兩種，一種rov(remoteoperated?vehicle)，主要進行海洋環境的局部探查，rov又可以繼續細分成移動式、浮游式和拖曳式三種；另一種是使用auv(autonomous?underwater?vehicle)，其靈活程度更高，可以進行大范圍海洋巡航。現有近千臺的深海機器人在海洋油氣勘探開發和作業領域，比如在海底資源設備的鋪設、安裝與維護等方面，都有較好的應用。

3、深海機器人在水下作業需要進行一系列的定位、跟蹤與導航，其中，定位是所有水下作業開展的前提。圖像匹配的準確性影響著深海機器人在水下作業的定位性能，但是，海洋環境所引起的水下光線散射、可見度低、聚焦模糊、水中漂浮物或沉淀物干擾等問題，都會對水下機器人在海洋場景所獲取的圖像質量產生影響，從而對在深海中的定位精度產生干擾，進而對水下作業產生不利影響。

技術實現思路

1、有鑒于此，本發明實施例提供了一種圖像匹配矯正方法、裝置及潛海勘探作業的定位方法，解決了水下機器人在海洋場景所獲取的圖像質量不高，從而影響深海中的定位精度的問題。

2、第一方面，本發明一實施例提供的一種圖像匹配矯正方法包括：

3、對圖像對進行初步匹配以獲得初始匹配點對集合；

4、對所述初始匹配點對集合進行網格劃分以獲得圖像網格；

5、對初始匹配中的錯誤匹配進行初步矯正，將離群點剔除并更新對應的所述初始匹配點對集合；

6、將初步矯正后的圖像網格進行合并，并基于最大網格間方差選擇均勻分布在場景中的圖像網格；

7、基于更新完成的初始匹配點對集合構建變換矩陣，并采用全局約束與局部約束相結合的整體損失函數確定變換矩陣；

8、基于所述變換矩陣對合并后的圖像網格進行矯正，獲得最終的匹配點對集合，以完成圖像匹配矯正。

9、在一種實施方式中，所述對所述初始匹配點對集合進行網格劃分以獲得圖像網格，包括：采用松散四叉樹結構對所述初始匹配點對集合進行網格劃分。

10、在一種實施方式中，還包括：通過構造哈希函數確定所述初始匹配點對集合的領域集合。

11、在一種實施方式中，所述對初始匹配中的錯誤匹配進行初步矯正，包括：基于多重局部約束損失函數和所述初始匹配點對集合的領域集合對初始匹配中的錯誤匹配進行初步矯正。

12、在一種實施方式中，所述多重局部約束損失函數包括：包含局部鄰域運動約束和局部鄰域距離約束。

13、在一種實施方式中，所述將初步矯正后的圖像網格進行合并，包括：將初步矯正后的圖像網格中含有少于預設數量特征點的圖像網格與臨近網格進行合并，基于置信度對所有圖像網格進行排序，并保留大于置信度閾值的圖像網格。

14、第二方面，本發明一實施例提供的一種圖像匹配矯正裝置，包括：

15、初始匹配模塊，用于對圖像對進行初步匹配以獲得初始匹配點對集合；

16、網格劃分模塊，用于對所述初始匹配點對集合進行網格劃分以獲得圖像網格；

17、第一矯正模塊，用于對初始匹配中的錯誤匹配進行初步矯正，將離群點剔除并更新對應的所述初始匹配點對集合；

18、圖像網格處理模塊，用于將初步矯正后的圖像網格進行合并，并基于最大網格間方差選擇均勻分布在場景中的圖像網格；

19、變換矩陣模塊，用于基于更新完成的初始匹配點對集合構建變換矩陣，并采用全局約束與局部約束相結合的整體損失函數確定變換矩陣；

20、第二矯正模塊，用于基于所述變換矩陣對合并后的圖像網格進行矯正，獲得最終的匹配點對集合，以完成圖像匹配矯正。

21、第三方面，本發明一實施例提供的一種深海機器人潛海勘探作業的定位方法，利用上述任意一項所述的圖像匹配矯正方法進行圖像匹配矯正，基于圖像匹配矯正后的圖像進行水下環境定位。

22、第四方面，本發明一實施例提供的一種電子設備，包括存儲器和處理器，所述存儲器用于存儲一條或多條計算機指令，其中，所述一條或多條計算機指令被所述處理器執行時實現如上述任意一項所述的圖像匹配矯正方法。

23、第五方面，本發明一實施例提供的一種計算機可讀存儲介質，所述計算機可讀存儲介質中存儲有計算機程序，所述計算機程序被處理器執行時用以實現如上述任意一項所述的圖像匹配矯正方法。

24、本發明實施例提供的一種圖像匹配矯正方法、裝置及潛海勘探作業的定位方法，可應用于水下作業的深海機器人，提供一種圖像匹配矯正技術，該方法通過對圖像匹配進行矯正，可以高效、魯棒地矯正圖像匹配關聯信息，從而進一步提升機器人的定位精度，提升深海機器人在海洋油氣勘探開發和作業領域的適用能力。

技術特征：

1.一種圖像匹配矯正方法，其特征在于，包括：

2.根據權利要求1所述圖像匹配矯正方法，其特征在于，所述對所述初始匹配點對集合進行網格劃分以獲得圖像網格，包括：采用松散四叉樹結構對所述初始匹配點對集合進行網格劃分。

3.根據權利要求1所述圖像匹配矯正方法，其特征在于，還包括：通過構造哈希函數確定所述初始匹配點對集合的領域集合。

4.根據權利要求3所述圖像匹配矯正方法，其特征在于，所述對初始匹配中的錯誤匹配進行初步矯正，包括：基于多重局部約束損失函數和所述初始匹配點對集合的領域集合對初始匹配中的錯誤匹配進行初步矯正。

5.根據權利要求4所述圖像匹配矯正方法，其特征在于，所述多重局部約束損失函數包括：包含局部鄰域運動約束和局部鄰域距離約束。

6.根據權利要求1所述圖像匹配矯正方法，其特征在于，所述將初步矯正后的圖像網格進行合并，包括：將初步矯正后的圖像網格中含有少于預設數量特征點的圖像網格與臨近網格進行合并，基于置信度對所有圖像網格進行排序，并保留大于置信度閾值的圖像網格。

7.一種圖像匹配矯正裝置，其特征在于，包括：

8.一種潛海勘探作業的定位方法，其特征在于，利用上述權利要求1-6中任意一項所述的圖像匹配矯正方法進行圖像匹配矯正，基于圖像匹配矯正后的圖像進行水下環境定位。

9.一種電子設備，其特征在于，包括存儲器和處理器，所述存儲器用于存儲一條或多條計算機指令，其中，所述一條或多條計算機指令被所述處理器執行時實現如上述權利要求1-6任意一項所述的圖像匹配矯正方法。

10.一種計算機可讀存儲介質，其特征在于，所述計算機可讀存儲介質中存儲有計算機程序，所述計算機程序被處理器執行時用以實現如上述權利要求1-6任意一項所述的圖像匹配矯正方法。

技術總結
本發明提供了一種圖像匹配矯正方法、裝置及深海機器人潛海勘探作業的定位方法，解決了水下機器人在海洋場景所獲取的圖像質量不高，影響深海中的定位精度的問題。該方法包括：對圖像對進行初步匹配以獲得初始匹配點對集合；對初始匹配點對集合進行網格劃分以獲得圖像網格；對初始匹配中的錯誤匹配進行初步矯正，將離群點剔除并更新對應的初始匹配點對集合；將初步矯正后的圖像網格進行合并，并基于最大網格間方差選擇均勻分布在場景中的圖像網格；基于更新完成的初始匹配點對集合構建變換矩陣，并采用全局約束與局部約束相結合的整體損失函數確定變換矩陣；基于變換矩陣對合并后的圖像網格進行矯正，獲得最終的匹配點對集合，以完成圖像匹配矯正。

技術研發人員：賈晨鑫,孟黎歌,朱凌燕
受保護的技術使用者：中國石油化工股份有限公司
技術研發日：
技術公布日：2025/4/28