[發明專利]一種利用特征曲線輔助立體匹配的算法和裝置

無效

• 申請號: 201110121932.8
• 申請日: 2011-04-29
• 公開（公告）號: CN102760290A
• 公開（公告）日: 2012-10-31
• 發明（設計）人: 李維綱
• 申請（專利權）人: 李維綱
• 主分類號: G06T7/00
• 分類號: G06T7/00;G01C3/08;H04N13/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明屬于信息技術領域。

在該領域，已有利用立體視覺原理對物體距離進行被動式探測的多種公開的解決方案，包括松下公司向中國專利局提交的200980000225.4號發明專利申請案，均存在運算量大、系統要求高、實時反應性差的問題，在汽車防撞等實時性要求較高的領域，難以實際應用；問題的核心是立體匹配算法復雜。

本發明的目的是，提供一種算法簡單、實時性強、適用于汽車防撞應用的立體匹配算法和裝置，從而，大幅度降低汽車碰撞事故的發生率。

本發明公開了一種利用特征曲線輔助立體匹配的算法和裝置，包括至少兩個電子像機，信息處理器，其特點是：根據“極線對應”關系正確的一對立體像對信息，由多個并行運算的信息處理器，從任一對(待進行立體匹配)極線出發，對極線上的像素，按照同一規則搜索、記錄相鄰8個像素中符合規則要求的像素方位編號，并從被編號的像素出發，繼續按照上述規則重復M步或重復到鄰域中沒有符合規則的后繼像素為止，得到從極線上每一像素按照規則發出之曲線的相對坐標記錄，即，得到格式為(Pi，N1，N2，N3，...，Nm)的特征曲線向量，其中，Pi為像素在極線上的空間坐標序號，Ni，表示符合規則之第i步像素方位編號)；并且，在以上運算(下面簡稱“尋線運算”)的基礎上，對相應極線上的像素根據亮度差及曲線向量(N1，N2，N3，...，Nm)差的“加權和最小原則”進行立體匹配；

其中，尋線運算依據的一組規則，可規定為，(一).在與當前像素相鄰的8個像素中，去除“先前像素”(防止后退)后，比較找出與當前像素亮度差最小的像素為“后繼像素”；(二).當亮度差最小像素不唯一時，以鄰域方位編號中序號最小(或最大)的像素為后繼像素。

本發明公開的一種利用特征曲線輔助立體匹配的算法和裝置，其工作原理如附圖1所示，圖中，不帶撇極線上的像素(3)和對應帶撇極線上的像素(2′)、像素(5’)都有方位序號編號為①②③④⑤⑥⑦⑧共8個像素與其相鄰(被灰色填充的位置表示特征曲線經過的位置)，當僅僅根據像素RGB亮度難以判定像素(3)的匹配像素究竟是像素(2’)，還是像素(5’)時？本發明利用根源于待匹配像素之曲線向量的差異程度，可以確定與像素(3)真正匹配的是像素(2’)，不是像素(5’)，完成找到立體匹配像素的任務。

采用本發明的好處是：不需要主觀預設比較窗口，通過附加曲線矢量特征，賦予待匹配像素更多的個性特征，提高了匹配像素的區分度，降低了誤匹配概率；并且，由于該算法基于圖像的微觀特征進行立體匹配，具有可以并行運算處理的優點，允許通過設置多個并行運算的硬件，大大加速“立體匹配”速度，并在確認兩像素存在立體匹配關系后，兩像素Pi值之差，就是其視差，簡單易算；使采用上述算法的并行信息處理系統可以實時得出視差(即物距信息)，可滿足汽車防撞等實時性要求很高領域的自動測距需要。

本發明的最佳實施例是：在車輛前方彼此相距近似為車輛寬度的兩邊大燈附近各安裝一個主光軸指向正前方、且和水平面平行、經過極線校正的電子像機，獲取立體像對；像機內配置對紅外線敏感的彩色CCD感光像素面陣列，并配置執行上述算法的并列信息處理器，且處理器僅僅對兩光軸所在平面內那一對極線上、成像在左像機左側極線位置和右像機右側極線位置的像素(即，僅僅處理與像機安裝高度同高，且物體出現在兩光軸之間的情況，進一步加快防撞實時處理過程)進行立體匹配處理；采用“與當前像素相鄰的8個像素中，比較找出與當前像素亮度差最小的像素為后繼像素，當亮度差最小像素不唯一時，以鄰域方位編號中序號最小的像素為后繼像素”這一規則，記錄特征曲線向量的各個分量(按照此規則記錄的曲線和景物的自然紋理近似)，且在記錄曲線向量的每個分量時，采取在一字節(8位存儲單元中)，將對應位“置1”，其余位“清0”的方式記錄曲線方位走向，從而，便于通過兩個待比較曲線向量對應分量(即對應字節)間“邏輯乘”運算，快速比對兩個曲線向量的走向異同，實現快速立體匹配；并根據處理結果，適時啟動聲光報警或啟動剎車，實現自動防撞。