[發明專利]基于最優相機選擇的遮擋目標透視成像方法

有效

• 申請號: 201310323440.6
• 申請日: 2013-07-29
• 公開（公告）號: CN103440641A
• 公開（公告）日: 2013-12-11
• 發明（設計）人: 楊濤;張艷寧;仝小敏;馬文廣
• 申請（專利權）人: 西北工業大學
• 主分類號: G06T7/00
• 分類號: G06T7/00;G06T5/50;G06T3/40
• 代理公司: 西北工業大學專利中心 61204
• 代理人: 王鮮凱

1.一種基于最優相機選擇的遮擋目標透視成像方法，其特征在于包括以下步驟：

步驟一、首先進行相機內外參數標定；陣列中共有N個相機視角，每個視角圖像分辨率為mxn，利用基于二維標定板的標定方法進行內部參數標定，而后利用獲取的內部參數標定相機的外部參數；將所有N個相機視角下的所有像素點標記為可選狀態，指定第一個目標所在深度d₁為當前成像深度；

步驟二、對于指定成像平面上像素點(x,y)，利用相機參數，尋找在所有N個相機視角下的像素點坐標{(x_i,y_i)|i=1,2,…,N}；若1≤x_i≤n&1≤y_i≤m并且第i個視角下(x_i,y_i)為可選狀態，則提取相應的像素值p(x_i,y_i)；這些像素值構成的集合記為S(x,y)，樣本點個數記為N_S(x,y)；將S(x,y)中樣本點進行最近鄰聚類，掃描所有樣本點，將其分類到最近且滿足最大距離閾值D的類別中，并更新相應的類中心，若未能分類成功，就建立新的類，并將當前樣本作為這個類的中心；統計每個相機視角像素點(x_i,y_i)對應像素值p(x_i,y_i)所在類別中樣本點個數Number_i(x,y)，那么每個相機視角的權重為w_i(x,y)＝Number_i(x,y)/N_S(x,y),i＝1,2,...,N；

步驟三、將成像平面視角所有像素點集合記為Ω，相機標號集合記為C＝{1,2,...,N}，尋找從Ω到C的標簽映射g:Ω→C，對于像素點(x,y)，如果g(x,y,d₁)＝c,c∈C，那就表示第c個視角被選作點(x,y)在深度d₁上的最優相機視角；

建立當前深度d₁上的目標能量函數：

E(g,d₁)=E_d(g)+E_s(g)???(1)

數據項E_d(g)表示所有像素點選擇相機視角代價的總和，平滑項E_s(g)是一個正則項，鼓勵相鄰像素點選擇相同的相機視角，使得拼接得到的合成圖像在局部區域內清晰平滑；數據項的計算公式如下：

Ed(g)=Σ(x,y)∈Ω(1-wg(x,y)(x,y))---(2)]]>

w_g(x,y)(x,y)表示點(x,y)選擇第g(x,y)個相機視角的權重，該權重越大，對應的數據代價1-w_g(x,y)(x,y)越小，被選中的可能性就越高；

平滑項E_s(g)是一種前置正則化，能夠促使整體標簽平滑；這種前置是指兩個相鄰接像素在同一個相機視角下同時可見的可能性很大；當相鄰兩個像素的選擇不同相機視角時進行懲罰：

Es(g)=Σ(x,y)∈Ω(u,v)∈N(x,y)S(x,y),(u,v)(g(x,y),g(u,v))---(3)]]>

S(x,y),(u,v)(g(x,y),g(u,v))=1g(x,y)≠g(u,v)0otherwise---(4)]]>

其中，N_(x,y)表示(x,y)的鄰域，通過最小化能量函數E(g,d₁)，為每個像素點(x,y)尋找最優相機視角g(x,y)，使得整體達到最優；

步驟四、對于點(x,y)，其選擇的最優相機為第g(x,y)個相機，那么其在第g(x,y)個相機中對應于，取其像素值I(x_g(x,y),y_g(x,y))賦給點(x,y)，即完成了對點(x,y)的像素填充；將點(x_g(x,y),y_g(x,y))置為不可選狀態，為后續成像深度提供信息；逐像素掃描所有mxn個像素點，對所有像素點進行填充和狀態更新，即完成了當前深度上的透視成像；

步驟五、指定下一個目標所在深度d₂為成像，重復步驟二-步驟四，直至沒有要成像的目標為止。