[發明專利]一種圖像快速立體匹配方法及裝置

有效

• 申請號: 201410342671.6
• 申請日: 2014-07-17
• 公開（公告）號: CN104091339B
• 公開（公告）日: 2017-01-11
• 發明（設計）人: 王好謙;田雨時;宣慧明;戴瓊海
• 申請（專利權）人: 清華大學深圳研究生院
• 主分類號: G06T7/00
• 分類號: G06T7/00
• 代理公司: 深圳新創友知識產權代理有限公司44223
• 代理人: 楊洪龍

【技術領域】

本發明涉及計算機視覺領域，尤其涉及一種圖像快速立體匹配方法及裝置。

【背景技術】

高精度的深度信息在計算機視覺領域的很多應用場合都起著至關重要的作用，尤其是在立體視覺中，高質量稠密深度圖的獲取是三維重建、基于深度圖繪制以及虛擬視點合成的關鍵。雙目立體匹配是經典的視差圖或深度圖獲取技術，也是計算機視覺領域中的研究熱點之一。一個完整有效的立體匹配算法框架可分為像素級匹配代價計算、匹配代價聚合、視差優化及計算、視差修正這四個步驟。目前主流的立體匹配算法可分為局部算法和全局算法兩類。局部算法的優點是簡單、有效、快速，全局算法由于加入了全局優化的過程，其視差圖結果更好，但全局優化一般需要極大的計算復雜度，算法運行速度較慢。此外還有一類基于圖像分割和視差平面擬合的立體匹配算法，在使用局部算法得到初始視差圖結果后對每個分割區域在視差空間中擬合一個平面，并可以進一步構建能量函數優化這些平面標號，確定了平面參數即確定了該區域內像素的視差值。此類算法可得到接近全局算法的結果，但運行時間較短，是目前最主流的立體匹配算法之一。

現有算法中以當前像素為中心的一個矩形窗口中所有鄰域像素都要參與匹配代價聚合，這種算法的運行速度較慢。目前的視差平面擬合收斂太慢。

【發明內容】

為了克服現有技術的不足，本發明提供了一種圖像快速立體匹配方法及裝置，以保證輸出良好的視差圖結果的同時，相比現有算法在快速性與高效性上有較大提高。

一種圖像快速立體匹配方法，包括如下步驟：

S10，將參考視圖過分割為互不重疊的多個區域；

S20，對于原始候選視差集合D以及所述原始候選視差集合D的元素候選視差d，計算所述參考視圖中的像素i與目標視圖中的像素i′之間的像素初始匹配代價；其中，所述像素i′與像素i之間的視差是所述候選視差d；

S30，根據所述確定原始候選視差集合D計算所述像素i的像素初始匹配代價，確定最大的像素初始匹配代價和最小的像素初始匹配代價；

選擇匹配代價小于第一像素初始匹配代價閾值的視差作為當前像素i處的候選視差子集合，選擇匹配代價小于第二像素初始匹配代價閾值的視差作為支持子集合；其中，所述候選視差子集合包含所述支持子集合；

S40，根據所述候選視差子集合中的候選視差d、所述像素i周圍的設定窗口，迭代計算所述像素i的聚合匹配代價，根據所述聚合匹配代價更新縮小所述候選視差子集合和支持子集合，使所述候選視差子集合和所述支持子集合中的元素不斷減少，并判斷所述候選視差子集合中的候選視差數目是否降低至設定視差數目，若是則執行步驟S50，否則繼續執行步驟S40；

S50，選擇候選視差子集中最小匹配代價對應的視差值作為所述像素i的第一視差值

優選地，還包括如下步驟：

S60，對獲得的視差圖進行修復：

以當前目標視圖為參考視圖，以當前參考視圖為目標視圖，采用步驟S10至S50的方法計算第二視差值并獲得第二視差圖

逐一檢查當前參考視圖中的每一像素i，根據第一視差值在當前目標視圖中確定對應的像素j，如果像素j根據第二視差值在當前參考視圖中對應的像素不是像素i，則認為像素i屬于被遮擋區域，像素i的視差值用距離像素i最近的非遮擋像素的視差值替換。

優選地，還包括如下步驟：

S70，以過分割得到的區域為單位基于PatchMatch算法作視差平面擬合，迭代優化擬合平面參數并確定最終的視差圖。

優選地，還包括如下步驟：

在所述步驟S30中：

根據像素初始匹配代價C₀(i，d)計算最大的像素初始匹配代價C_{0_max}和最小的像素初始匹配代價C_0?min：