[發明專利]一種快速自適應支持權值雙目視覺立體匹配方法

無效

• 申請號: 201310268903.3
• 申請日: 2013-06-30
• 公開（公告）號: CN103325120A
• 公開（公告）日: 2013-09-25
• 發明（設計）人: 張葛祥;王濤;關桃
• 申請（專利權）人: 西南交通大學
• 主分類號: G06T7/00
• 分類號: G06T7/00
• 代理公司: 成都宏順專利代理事務所(普通合伙) 51227
• 代理人: 李順德;王睿

1.一種快速自適應支持權值雙目視覺立體匹配方法，其特征在于，包括以下步驟：

S1、讀取已有待匹配雙目圖像對I_l和I_r，獲得圖像的大小和顏色通道信息，其中，I_l表示左視圖，為待匹配圖像，I_r表示右視圖，為匹配圖像；

S2、計算I_l，I_r中像素點間的匹配代價，包括：

S21、對待匹配圖像I_l，確定方形支持窗N，計算支持窗內中心像素和支持像素的灰度差diff(p,q)，其中，diff(p,q)＝I(p)-I(q)，I(p)和I(q)分別為中心像素點p和支持像素點q的灰度值；

S22、根據S21所得灰度差diff(p,q)，將方形支持窗N內每個像素定義到5個等級中去，五個等級如下：

其中，s和t是根據經驗設置的閾值，滿足盡可能減小圖像噪聲的影響這一原則；

S23、統計得出初始相似性測度值S_d：

令fuz表示經秩變換后得到的數值矩陣，矩陣大小和方形支持窗N大小相同，fuz=-2diff(p,q)<-s-1-s≤diff(p,q)<-t0-t≤diff(p,q)≤t1t<diff(p,q)≤s2s<diff(p,q),]]>分別對I_l中待匹配像素點和I_r中候選匹配像素點進行秩變換，可以得到兩個秩變換矩陣fuz_l和fuz_r，統計秩變換矩陣fuz_l和秩變換矩陣fuz_r在方形支持窗內對應位置具有相同等級的個數，得到初始相似性測度值S_d，其中，Sd=Σq∈Nm,]]>m=1iffuzl=fuzr0otherwise,]]>m表示秩變換矩陣fuz_l和fuz_r在對應位置是否具有相同等級，若相同，則m＝1，否則m＝0；

S24、統計待匹配圖像中待匹配像素點為中心的n×n方形統計窗M內每個視差值d∈D對應的初始相似性測度值，根據ERT相似性度量函數得到待匹配像素和匹配圖像中候選匹配像素點間的匹配代價其中，d表示待匹配像素和候選匹配像素在水平方向的視差，D＝{d_min,...d_max}，CERT(q,q‾d)=Σn×nSd(q);]]>

S3、加權聚合匹配代價，包括：

S31、計算支持權值w(p,q)：利用顏色相似性和幾何接近性，計算匹配支持窗內支持像素q對待匹配像素p的支持權值w(p,q),w(p,q)＝f_s(Δc_pq)·f_p(Δg_pq)，其中，f_s(Δc_pq)表示由顏色相似性確定的聚類強度，f_p(Δg_pq)表示由幾何接近性確定的聚類強度，Δc_pq表示兩個像素顏色c_p和c_q在RGB顏色空間的歐幾里德距離，c_p＝[R_p,G_p,B_p]，c_q＝[R_q,G_q,B_q]，Δcpq=(Rp-Rq)2+(Gp-Gq)2+(Bp-Bq)2,]]>Δg_pq表示中心像素和支持像素的在空間位置上的歐幾里德距離，設像素p在圖像域的坐標為p(x,y)，像素q在圖像域的坐標為q(x',y')，則γ_c，γ_p是用戶指定參數，分別用來調節顏色相似性和幾何接近性對支持權值大小的影響；

S32、根據S24所得匹配代價和S31所得支持權值w(p,q)，加權聚合匹配代價，得到：E(p,p-d)=Σq∈NP,q‾∈Np‾dw(p,q)cERT(q,q‾d)Σq∈NP,q‾∈Np‾dw(p,q),]]>其中，分別表示當視差為d時待匹配圖像像素p、q在匹配圖像中對應的匹配像素點，N_p表示參考圖像中的支持窗口大小，表示目標圖像中的對應支持窗口大小，且

S4、計算初始視差：對S3中所得加權聚合匹配代價采用局部最優化方法WTA（Winner-Take-All，勝者為王），得出最大加權聚合結果，最大加權聚合結果對應的視差值為該像素的初始視差d_p，每個像素的初始視差結果保存到初始視差矩陣，初始視差矩陣為：dp=argmaxd∈DE(p,p‾d);]]>

S5、對S4所得初始視差進行校正，得到最終視差矩陣，包括：

S51、確定以待校正像素p為中心的校正窗口N_c，根據顏色相似性和幾何接近性為校正窗內每一個像素自適應地分配一個合適的支持權值w_c，

S52、觀察校正窗內所有像素的初始視差分布，統計視差d∈D在校正窗內出現的次數，并聚合各個視差值d在校正窗內出現的次數及對應的權值，最大聚合結果對應的視差，則為待校正像素的最終視差d_{p_final}，并將結果保存到最終視差矩陣，其中dp_final=argmaxd∈D{Σq∈Ncwc(p,q)×k},]]>k=1ifdp(q)=d0otherwise,]]>k表示校正窗內像素的初始視差是否等于待統計視差d，若相等，則k＝1，否則k＝0；

S6、生成視差圖，輸出結果：將S5所得最終視差值d_{p_final}映射到相應的灰度空間[0，255]，映射比例為t，得到表示視差信息的灰度圖像。