立體匹配及雙目視覺技術(shù)的研究.pdf

1、三維重建是計(jì)算機(jī)視覺領(lǐng)域內(nèi)最重要的課題之一,在影視制作、目標(biāo)識(shí)別、機(jī)器人導(dǎo)航等相關(guān)領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用。在眾多三維重建方法中,雙目視覺技術(shù)通過標(biāo)定好的兩個(gè)攝像機(jī)拍攝目標(biāo)物的立體圖像對,建立像素間的匹配關(guān)系,恢復(fù)目標(biāo)物的三維信息。這種技術(shù)的設(shè)備成本較低,安裝方便快速,在視覺效果為首要目標(biāo)的場合中有廣闊的應(yīng)用前景。立體匹配是雙目視覺技術(shù)的核心,直接影響三維重建的精確度。本文對立體匹配算法進(jìn)行深入的分析和研究,并在實(shí)際雙目視覺系統(tǒng)的應(yīng)用環(huán)境中對算

2、法加以改進(jìn),主要工作與創(chuàng)新點(diǎn)如下:
　　 1.為了在像素鄰域內(nèi)有效地聚合匹配代價(jià)以減小噪聲的影響,在現(xiàn)有自適應(yīng)多邊形窗口算法的基礎(chǔ)上,提出了一種基于局部區(qū)域邊緣的窗口構(gòu)建方法,從每一個(gè)像素開始,利用邊緣檢測算子向四周搜索顏色信息躍變的像素作為邊界點(diǎn),并連接成一條虛擬的封閉邊緣,形成自適應(yīng)窗口。這種區(qū)域邊緣構(gòu)建方法不需要固定閾值判定,就可以選擇窗口頂點(diǎn),具有較好的魯棒性,適用于本文后面章節(jié)中提出的立體匹配算法。
　　 2.

3、針對匹配代價(jià)計(jì)算中有關(guān)窗口大小選擇的難點(diǎn):既需要大的窗口包含足夠的顏色信息變化,又需要小的窗口避免深度信息不連續(xù),提出了一種基于差異強(qiáng)度支持的局部立體匹配算法。利用構(gòu)建的自適應(yīng)窗口將固定鄰域內(nèi)的像素劃分為兩類支持像素,選取位于窗口外部遠(yuǎn)離中心像素,并具有差異顏色強(qiáng)度的支持像素計(jì)算匹配代價(jià),有效減少匹配的歧義性；選取窗口內(nèi)部靠近中心,并具有與中心像素相似顏色強(qiáng)度和深度信息的支持像素進(jìn)行視差精確化,進(jìn)一步提高匹配結(jié)果。
　　 3.分

4、析了匹配代價(jià)作為全局能量函數(shù)的數(shù)據(jù)項(xiàng)和置信度傳播最優(yōu)化算法之間的相互作用,提出了一種基于區(qū)域邊緣構(gòu)建和置信度傳播的全局立體匹配算法。首先利用二階微分邊緣算子對顏色變化的敏感性,基于區(qū)域邊緣構(gòu)建算法形成自適應(yīng)窗口,包含具有較高顏色相似性的支持像素,避免深度信息不連續(xù)；然后計(jì)算中心像素之間的匹配代價(jià):最后利用置信度傳播算法獲取視差。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,提出的立體匹配算法沒有采用圖像預(yù)處理、視差精確化等附加的匹配策略,依然可以獲得滿意的匹配結(jié)果。<

5、br>　　 4.針對立體匹配中遮擋、光度差異、無法預(yù)測的深度變化等影響三維重建精度的因素,提出了一種基于局部置信度傳播的立體匹配算法。首先,利用歸一化互相關(guān)相似性測度得到較可靠的匹配代價(jià)；接著,利用像素分類方法去除無效像素,避免一些不穩(wěn)定的匹配代價(jià)影響整體的匹配結(jié)果；然后,在有效像素的鄰域內(nèi),基于局部路徑更新和傳播置信度消息,達(dá)到局部區(qū)域內(nèi)的能量最優(yōu)化。這種算法可以獲取與目標(biāo)物實(shí)際表面輪廓變化相對應(yīng)的可靠視差,稱為局部置信度傳播；最后