技術(shù)特征：

1.一種基于特征描述符的圓弧匹配方法，其特征在于,包括以下步驟：

步驟A、通過高斯金字塔構(gòu)建尺度空間，提取圓??；

所提取的圓弧包括以下信息：每條圓弧上的像素?cái)?shù)、每個(gè)像素的坐標(biāo)、提取圓弧條數(shù)、每條圓弧的端點(diǎn)坐標(biāo)、圓弧弦的方向；其中，在求取圓弧上的像素?cái)?shù)時(shí)將圓弧所在位置分成八象限來分析；

步驟B、對上述提取的圓弧進(jìn)行描述，包括以下步驟：

B1、以提取后的圓弧為中心，生成圓弧支撐區(qū)域；

B2、在支撐區(qū)域中構(gòu)建圓弧描述符CBD；

步驟C、根據(jù)生成的圓弧描述符CBD進(jìn)行圓弧匹配。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的匹配方法，其特征在于：所述步驟A中對圓弧提取包括以下步驟：

A1、尺度縮放：輸入原始圖像，對輸入圖像進(jìn)行尺度縮放；

A2、計(jì)算像素梯度幅值和梯度方向：計(jì)算上述圖像中所有像素點(diǎn)在圖像坐標(biāo)系下的梯度幅值和梯度方向ang(x,y)＝arctan(g_y(x,y)/g_x(x,y))，其中，所述圖像坐標(biāo)系以圖像的左上角為坐標(biāo)原點(diǎn)，向右建立坐標(biāo)橫軸，向下建立坐標(biāo)縱軸，x,y是所求像素點(diǎn)的橫縱坐標(biāo)，g_x(x,y)和g_y(x,y)分別是圖像上每個(gè)像素點(diǎn)在橫、縱坐標(biāo)軸方向的梯度；

A3、曲線生長并擬合圓?。喝√荻确底畲蟮狞c(diǎn)作為種子點(diǎn)，以種子點(diǎn)為起點(diǎn)進(jìn)行區(qū)域生長，生成一個(gè)能包含所有像素點(diǎn)的最小外接矩形；然后根據(jù)凸性原則和平滑原則連接區(qū)域生長生成的相鄰的矩形區(qū)域，得到曲線生長的結(jié)果；最后將曲線生長后生成的圓環(huán)擬合成圓弧；

A4、計(jì)算誤報(bào)率(NFA)，驗(yàn)證圓弧。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的匹配方法，其特征在于：所述步驟A中，在提取圓弧過程中，還包括兩個(gè)約束條件：(1)所提取圓弧的圓心角大于5°；(2)所提取圓弧的半徑小于原始圖像高度的一半。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的匹配方法，其特征在于：所述步驟A中在八象限下求取圓弧上的像素?cái)?shù)時(shí)，包括以下步驟：

(1)設(shè)定圓弧弧長與其像素?cái)?shù)比值為1.1，求圓弧跨過完整象限的像素?cái)?shù)P₁；

(2)根據(jù)圓弧起點(diǎn)所在象限及坐標(biāo)以及圓弧與坐標(biāo)軸的交點(diǎn)坐標(biāo)求得圓弧起點(diǎn)所在象限像素?cái)?shù)P₂；

(3)根據(jù)圓弧終點(diǎn)所在象限及坐標(biāo)以及圓弧與坐標(biāo)軸的交點(diǎn)坐標(biāo)求得圓弧終點(diǎn)所在象限像素?cái)?shù)P₃；

(4)最后得出該圓弧上總的像素?cái)?shù)P：P＝P₁+P₂+P₃，所述圓弧的起點(diǎn)到終點(diǎn)以順時(shí)針方向表示。

5.據(jù)權(quán)利要求4所述的匹配方法，其特征在于：所述步驟A中獲得像素?cái)?shù)后,求取每條圓弧上每個(gè)像素的坐標(biāo)，包括以下步驟：

(1)構(gòu)建二元二次方程組其中，x,y是所求像素點(diǎn)橫縱坐標(biāo)，x₀,y₀是當(dāng)前圓弧圓心的橫縱坐標(biāo)，x_q,y_q是當(dāng)前圓弧上所求像素點(diǎn)的前一個(gè)像素點(diǎn)的橫縱坐標(biāo)，r是當(dāng)前圓弧的半徑，α是將當(dāng)前圓弧所對應(yīng)圓心角分為P個(gè)圓心角后，每一個(gè)圓心角的大小；求得兩組解及兩組解對應(yīng)的兩個(gè)像素點(diǎn)與x軸正方向的夾角；

(2)利用圓弧起始角和終止角約束及圓弧圓心角約束剔除上述所述兩組解中的一組解，依次循環(huán)到圓弧終點(diǎn)，得到圓弧上每個(gè)像素點(diǎn)的橫縱坐標(biāo)。

6.據(jù)權(quán)利要求1所述的匹配方法，其特征在于：所述步驟B1中生成圓弧支撐區(qū)域包括以下步驟：

B11、計(jì)算圓弧支撐區(qū)域中第一條圓弧的第一個(gè)像素點(diǎn)的坐標(biāo)值，所述第一條圓弧是圓弧支撐區(qū)域中最先生成的圓弧，第一個(gè)像素點(diǎn)是指圓弧的起點(diǎn)；

B12、計(jì)算該圓弧所對應(yīng)的圓心坐標(biāo)；

B13、計(jì)算圓弧上第一個(gè)像素點(diǎn)在局部坐標(biāo)系中橫軸和縱軸方向的梯度投影其中，所述局部坐標(biāo)系是指以圓弧所對應(yīng)弦的中點(diǎn)作為原點(diǎn)，分別以圓弧所對應(yīng)弦的方向d_C和其正交方向d_⊥為橫軸和縱軸建立的坐標(biāo)系，dx是圖像坐標(biāo)系中像素點(diǎn)在x方向的梯度，dy是圖像坐標(biāo)系中像素點(diǎn)在y方向的梯度，二者經(jīng)坐標(biāo)變換后分別得到局部坐標(biāo)系中像素點(diǎn)在d_⊥方向和d_C方向的梯度；

B14、依次求該條圓弧上其余像素點(diǎn)的橫縱坐標(biāo)、圓心坐標(biāo)和梯度投影，循環(huán)B11、B12、B13步驟，計(jì)算其他圓弧像素點(diǎn)的坐標(biāo)值，最終求得所有圓弧上所有像素點(diǎn)的坐標(biāo)值，圓弧支撐區(qū)域生成。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的匹配方法，其特征在于：所述步驟B2中，構(gòu)建圓弧描述符CBD包括以下步驟：

B21、構(gòu)建帶描述符j₁表示第j₁條圓弧帶；

B22、所有的帶描述符構(gòu)成圓弧描述符CBD：

B23、結(jié)合和CBD生成帶狀描述矩陣

其中，2w和3w分別表示圓弧帶在圓弧支撐區(qū)域兩邊和中間的情況，n為圓弧的條數(shù)，m為圓弧帶的數(shù)目，帶描述符和分別是的均值和標(biāo)準(zhǔn)差。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的匹配方法，其特征在于：所述步驟B23中，還需要對描述符CBD做以下處理：取圓弧描述符CBD的均值和標(biāo)準(zhǔn)差、并將圓弧描述符CBD的均值和標(biāo)準(zhǔn)差分別標(biāo)準(zhǔn)化，且使圓弧描述符CBD中的每個(gè)數(shù)據(jù)均小于閾值0.4，以作為最終的圓弧描述符。

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的匹配方法，其特征在于：所述步驟C中，圓弧匹配步驟具體包括：

C1、根據(jù)一元幾何屬性約束和局部外觀相似性約束生成候選匹配對；

C2、建立候選匹配對關(guān)系圖：用鄰接矩陣A建立兩組候選匹配對之間的關(guān)系圖；鄰接矩陣A的元素其中，A^ij是為A的元素，d_Θ是相對夾角相似性；分別是兩幅圖像中第i個(gè)和第j個(gè)描述符之間的最小描述符距離相似性，Γ是條件；對于所有的候選匹配對，分別計(jì)算A^ij，最終得到鄰接矩陣A；

d_Θ，和Γ的定義如下：

$d_{\mathrm{\Θ}}=\frac{|{\mathrm{\Θ}}_o^{ij}-{\mathrm{\Θ}}_q^{ij}|}{t_{\mathrm{\Θ}}};$

$s_V^i=\frac{\left|\right|V_o^i-V_q^i\left|\right|}{t_s};$

$s_V^j=\frac{\left|\right|V_o^j-V_q^j\left|\right|}{t_s};$

$\mathrm{\Γ}\≡\{d_{\mathrm{\Θ}},s_V^i,s_V^j\}\≤1.$

其中，分別是原始圖像o和變換圖像q中任兩條圓弧的相對夾角，t_Θ是相對夾角閾值，分別是原始圖像和變換圖像中具有最小描述符距離的兩條圓弧的描述符，t_s是最小描述符距離閾值；?！?表示其中每個(gè)元素的值都不能大于1；

C3、根據(jù)鄰接矩陣A，計(jì)算鄰接矩陣A的主特征向量；然后用片面性約束和相對夾角約束生成最終的匹配結(jié)果。