[發明專利]一種基于K?means圖像分割的深度圖提取方法

有效

• 申請號: 201410300912.0
• 申請日: 2014-06-27
• 公開（公告）號: CN104050673B
• 公開（公告）日: 2017-03-22
• 發明（設計）人: 楊依忠;馬蘢;衛偉;解光軍;徐逸琛;丁繼生;姚騰輝
• 申請（專利權）人: 合肥工業大學
• 主分類號: G06K9/62
• 分類號: G06K9/62;G06K9/46;G06T5/40
• 代理公司: 安徽合肥華信知識產權代理有限公司34112
• 代理人: 余成俊

技術領域

本發明涉及3D顯示技術領域，具體涉及一種基于K-means圖像分割的深度圖提取方法，是一種能夠準確提取深度信息以及加速產生立體影片中深度圖的方法。

背景技術

目前3D顯示技術大多數都是利用視差原理來實現的，分別提供給左眼以及右眼兩幅不同的圖像，來模擬平時觀察者觀察外界事物的特征，使觀察者在適當的的角度觀看畫面時產生三維立體空間感。在合成雙目圖像之前需要計算每個像素點的深度信息，即圖像中物體的的前后距離關系。各個像素點的深度信息即構成了深度圖。基于產生的深度圖的基礎上，就能夠將雙視角立體影片合成為三維立體影片了。

深度圖的的產生是3D顯示技術中至為重要的一步，然而，在產生深度圖的過程中耗時而且不夠準確。圖像中每一個像素點所對應的深度信息是非常重要的，因為，一旦深度值有誤差，那么將會導致產生的立體圖像圖像出現嚴重的失真，從而造成無法讓觀看者正常觀賞的后果。對于耗時性，深度圖的產生也是一個龐大的計算過程，一般的算法需要很長的時間來完成深度圖的提取，這對于實時顯示技術而言是一個巨大的挑戰。

在現今的實現技術中，被廣泛運用的是由三星的Yong?Ju?Jung等人提出的“A?novel?2D-to-3D?conversion?technique?based?on?relative?height?depth?cue”。但是這種方法對于圖像的線性要求特別高，圖像的左右方向必須有很強的線性感，才能對圖像有很好的分割并賦深度圖值，因此對于視頻圖像的處理能力是很具有局限性的。而且這種線性檢測技術是相當耗時的。

為了得到準確以及快速的深度圖提取方法，圖像分割為深度圖提取中至關重要的一步，為了得到很好的分割效果，Jui-Sheng?Lee等人提出的“3D?DEPTH?MAP?GENERATION?FOR?EMBEDDED?STEREO?APPLICATIONS”用到了k-means算法進行圖像分割。這種方法的確是的深度圖的提取更為快速。但是由于k-means的是以圖像灰度圖的差值大小作為相似性依據，再對同一類賦予相同的深度信息。這種方法的確能夠對圖像進行初步的分割，但是其分割的種類是由設定的K值所確定的。然而一幅圖像里面所包含的信息量以及種類遠遠大于K個。這種算法的的結果會導致得到的深度圖信息不準確。這就是這種算法的局限性所在。

鑒于以上情況，業界需要一種既能快速產生深度圖信息，同時又能確保得到的深度圖信息準確的的方法，這為目前3D顯示技術需要的努力實現的目標。

發明內容

本發明的目的在于提供一種基于K-means圖像分割的深度圖提取方法，這種方法既能確保得到的深度圖準確，同時又有計算速度快的優點。

為達前述目的，本發明采用的技術方案是：

一種基于K-means圖像分割的深度圖提取方法，其特征在于，該方法具體包括以下步驟：

(A)：把輸入的圖像轉化為灰度圖；

(B)：基于k-means的圖像分割方法，把圖像中同一屬性的元素提取出來，并對同一屬性元素賦予同一數值，得到一個與圖像等大的矩陣；

(C)：應用中值濾波對得到的矩陣進行處理，消除椒鹽噪聲；

(D)：分別對深度圖的第一行以及第一列進行賦值，得到初始化的深度圖；

(E)：從第二行第二列開始，根據該像素周圍的分類情況以及該像素的高度對每個像素對應位置賦予深度值；

(F)：對得到的深度圖進行后處理。

所述的2D視頻轉3D視頻的深度圖提取方法，其特征在于，其中在步驟(B)，用k-means對圖像進行分割時，把傳統的k-means算法以距離差作為分割標準改用以圖像的灰度差作為分割標準，把傳統的任意選擇初試聚類中心改為通過灰度直方圖選取初試聚類中心，具體流程如下：

(1)求出圖像的灰度直方圖，找到直方圖中的K個波峰點；

(2)把初試聚類中心設為波峰附近的值；

(3)分別計算每個像素點與這幾個初始聚類中心的灰度差，比較幾個差值，把差值最小的像素和對應的初始聚類中心歸為一類；計算公式如下：