[發明專利]一種基于稀疏表示的立體測距方法

有效

• 申請號: 201210009372.1
• 申請日: 2012-01-12
• 公開（公告）號: CN102607510A
• 公開（公告）日: 2012-07-25
• 發明（設計）人: 于慧敏;王一葉
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: G01C3/00
• 分類號: G01C3/00
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 張法高

1.一種基于稀疏表示的立體測距方法，其特征在于它的步驟如下

1)圖像預處理

對兩攝像機的光軸進行平行和等高標定，采用張正友標定法，得到基線、焦距、徑向畸變參數、切向畸變參數、光心成像坐標、旋轉變換矩陣、平移變換矩陣這些攝像機內外參數，并對圖像進行極限校正，對校正后的圖像進行目標檢測，提取圖像中感興趣的目標；

2)增強目標特征

根據目標檢測結果對目標區域進行直方圖均衡化，對直方圖均衡化后的區域進行邊緣檢測，提取目標區域部分圖像的高頻特征，將目標檢測結果和邊緣檢測結果進行加權融合，保留目標的高、低頻信息，濾除光照和攝像機特性引起的圖像噪聲影響；

3)整像素視差的求取

針對上述融合圖，將左右視圖在垂直方向上對像素灰度值進行累加，得到兩個空間域上的一維信號sig1和sig2；針對這兩個信號，做類似于互相關算法的運算，經全局匹配，得到最佳Δn，滿足最大化E[Δn]＝∑sig2[n+Δn]×sig1[n]，Δn即為整像素視差Dis；

4)建立過完備原子庫

根據整像素視差Dis，將一維信號sig1進行平移得sig1′[n]＝sig1[n-Δn]；此時的sig1′和一維信號sig2在理想情況下只相差亞像素級的視差，即sig1′[n]＝sig1′(nT)＝sig2(nT-Δt)，|Δt|＜T，其中T是信號采樣間隔；分別對sig1′和一維信號sig2進行FFT變換把空間域一維信號變換成頻域的幅頻信號和相頻信號，

令SIG₁＝FFT(sig1′)，SIG₂＝FFT(sig2)，則有

SIG₁(e^jω)＝e^-jωΔt/T×SIG₂(e^jω)，|ω|＜π，|Δt|＜T

由上式可得：|SIG₁(e^jω)|＝|SIG₂(e^jω)|，

，|Δt|＜T，

令左右一維信號的相頻特性分別為φsig1和φsig2；

讓空間域一維信號sig2通過一組數字分數延時器，延時器的頻率響應如下：

H_d(jω)＝e^-jωiΔt/T，|ω|＜π，N_t×Δt＝T，-N_t/2≤i＜N_t/2得到一系列響應，取FFT變換后的相頻信號為過完備原子庫的原子：

LibSig_i＝φ(SIG₂(e^jω))-ω(i-N_t/2)/N_t，|ω|＜π，N_t×Δt＝T，0≤i＜N_t

＝φ(SIG₂(e^jω))-π×n×(i-N_t/2)/(N×N_t)???????????????????????????其中0≤n＜N，N_t×Δt＝T，0≤i＜N_t，N_t為原子個數，N為信號長度，且滿足N_t＞＞N，將LibSig_i的值限定在0～2π以內；

5)信號的稀疏分解

采用匹配跟蹤算法實現信號的稀疏分解：將步驟4)中的原子組合成集合D＝{LibSig_i，0≤i＜N_t}，即為φsig2擴展生成的過完備原子庫，且滿足N_t＞＞N；對于信號φsig1，匹配跟蹤首先從過完備原子庫中選擇最為匹配的一個，即滿足

|<φsig1,LibSigi0>|=max0≤i<Nt|<φsig1,LibSigi>|]]>

這樣信號φsig1就可以分解為如下形式：

φsig1＝＜φsig1，LibSig_i0＞LibSig_i0+R¹φsig1

繼續上述分解過程進行迭代運算直至n階，得到：

φsig1=Σk=0n-1<Rkφsig1,LibSigik>LibSigik+Rnφsig1]]>

其中ik表示第k次迭代選取的原子號；當逼近誤差Rⁿφsig1的能量小于一定值，即||Rⁿφsig1||²＜ε時，停止迭代，分解完成；

6)、亞像素級整體視差的求取和深度計算

根據信號φsig1在D＝{LibSig_i，0≤i＜N_t}上的稀疏表達式，進一步求得φsig1和φsig2之間的亞像素視差，表達式如下：

subDis=(Σk=0n-1<Rkφsig1,LibSigik>(ik-Nt/2)/Nt]]>

得到整體視差

totalDis＝Dis-subDis

最后結合雙目立體視覺原理，由公式z＝f×(1+B/D)，其中B為基線距離，D為視差，f為焦距，求得目標物體的深度位置。