[發明專利]基于快速局部匹配的立體圖像對象分割方法

有效

• 申請號: 201310745606.3
• 申請日: 2013-12-30
• 公開（公告）號: CN103714549A
• 公開（公告）日: 2014-04-09
• 發明（設計）人: 武港山;夏春容;居然
• 申請（專利權）人: 南京大學
• 主分類號: G06T7/00
• 分類號: G06T7/00
• 代理公司: 南京天翼專利代理有限責任公司 32112
• 代理人: 黃明哲

技術領域

本發明涉及雙目立體視覺領域的立體匹配方法、對象分割方法，屬于計算機視覺領域，主要應用是快速獲取雙目圖像的視差信息，從而利用視差信息和圖片本身的顏色信息進行對象分割，為一種基于快速局部匹配的立體圖像對象分割方法。

背景技術

立體視覺使得人們能夠獲取物體和場景中的深度信息，是后期應用包括3D重建和內容分析的基礎。立體匹配是立體視覺的關鍵技術之一，它通過對兩幅或者多幅圖像進行像素配準來獲取像素的深度信息。

匹配精確度和運行時效性是立體匹配的兩個核心因素，然而，前期的研究表明，這兩個因素是相矛盾的。一般的，根據匹配策略，立體匹配方法可以分為兩類：全局和局部立體匹配。全局立體匹配方法能夠產生高精度的深度圖，然而花費的時間較長。與此相反，局部立體匹配方法產生的深度圖沒有全局方法精度高，但是時效性高，能夠滿足實時或者接近實時的運用需求。所以，按照實際運用的需求，局部立體匹配方法值得我們進行深入的研究。

視差插值廣泛地運用于局部立體匹配中，這主要基于在局部平滑區域視差保持連續變化。對三角區域進行視差插值也在先前的研究中被采用。這些三角區域是通過對一些初始匹配點運用三角化形成的，假設三角區域內的視差保持連續變化，利用該三角區域形成的視差面進行插值是可行的。然而，如果該三角形出現在物體的邊界或者形成它的頂點包含異常初始匹配點，利用該三角形進行插值得到的視差則是無效的。針對這些問題，本發明中的局部立體匹配方法給出了自己的解決方案，并且實驗結果也印證了該方案的可行性。

對象分割，即圖像分割，一直是計算機視覺的研究熱點，它是大多數視覺問題(如對象識別)的基礎。如何快速有效地對圖像進行分割一直是該研究領域的重點與難點。目前分割效果較好的算法大多時間復雜度高，并且需要人工交互，分割的對象需要手動指定，這類算法的代表是基于圖割的分割算法。與此相反，以均值漂移為代表的分割算法，時間效率高，并且不需要人工投入，但是它的分割效果大大不如圖割算法，容易過分割，同一對象極易分割成多個區域。

發明內容

本發明一個方面提供了一種有效地基于擴展三角插值的局部立體匹配方法，該方法能夠有效解決基于三角化的局部立體匹配算法在某些區域，如跨越物體邊界的三角形或者由異常匹配點組成的三角形，插值不準確的問題。

本發明的技術方案為：基于快速局部匹配的立體圖像對象分割方法，包括以下步驟：

1)求取可靠匹配點：輸入校驗后的左圖像，右圖像對左圖像進行均勻采樣，對采樣點運用自適應權重局部立體匹配方法在右圖像中搜尋最佳匹配點，在計算像素點的匹配代價時采用sobel紋理特征與像素點的RGB顏色信息，然后對匹配結果進行后期校驗，最后剩下的點作為可靠匹配點；

2)對可靠匹配點運用Delaunay三角化：將左圖像求得的可靠匹配點組織成三角網格，對每個三角形進行可靠性判斷，判斷的依據是檢查三角形與其臨近的三角形是否共面，對三角形內的點，根據三角形的可靠性，利用三角形及與其共邊的三個三角形進行插值求視差；對得到的視差圖進行后期校驗得到最終的視差圖；

3)對左圖像構建圖：左圖像每個像素作為圖的頂點，將像素與其八近鄰的連線作為圖的邊，邊的權值由相連像素的顏色和視差信息決定，視差信息由最終的視差圖得到；

4)利用構建的圖進行圖像分割：采用Kruskal最小生成樹策略，將邊按照權值的大小由低到高排序，根據邊的權值確定相連的兩像素所在區域是否屬于同一分割區域，判斷的閾值根據區域自適應變化，依次處理完圖中的所有邊，則圖片中所有像素都劃歸到相應的區域，得到分割區域；

5)提取出分割區域中感興趣的對象：對得到的分割區域，按照視差大小、分割區域的緊湊度及分割區域所占整幅圖片的比例，判斷是否屬于需要分割出來的對象，按照對象劃分取出各對象的分割區域，完成對象分割。

后期校驗采用左右一致性檢測。

所述步驟2)中，對每個三角形利用其臨近的三角形進行可靠性判斷具體為：

根據三角形的平面法向量的夾角θ判斷三角形是否共面：