[發(fā)明專利]基于正交立體裝置的實時立體匹配故障預(yù)測與解決方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810045950.4
• 申請日: 2018-01-17
• 公開（公告）號: CN108257170A
• 公開（公告）日: 2018-07-06
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王國強;張斌;騫志彥;周琪琦
• 申請（專利權(quán)）人: 視緣(上海)智能科技有限公司
• 主分類號: G06T7/593
• 分類號: G06T7/593;G06T7/35;G06T7/30
• 代理公司: 上海驍象知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 31315
• 代理人: 趙俊寅

本發(fā)明提出了一種基于正交立體裝置的實時立體匹配故障預(yù)測與解決方法，包括如下步驟：正交攝像裝置、現(xiàn)場可編程門陣列、半全局匹配算法、高斯模糊核。線性結(jié)構(gòu)的弱紋理會導(dǎo)致立體匹配出現(xiàn)故障，基于正交立體裝置的實時立體匹配故障預(yù)測與解決方法，其過程為通過正交攝像裝置的四圖像傳感器的低電壓差分信號接口連接到單個現(xiàn)場可編程邏輯序列，F(xiàn)PGA再同步四個獨立的數(shù)據(jù)流對圖像進行偏差操作，用半全局匹配算法對圖像傳感器掃描線和連續(xù)計算新線路的深度圖進行緩沖，在多個方向上進行優(yōu)化，最后使用紋理紅指示器和高斯模糊核來避免弱紋理區(qū)域的故障發(fā)生。本發(fā)明能夠有效解決弱紋理區(qū)域的錯誤匹配問題，提高立體匹配精度和準(zhǔn)確性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于立體匹配技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于正交立體裝置的實時立體匹配故障預(yù)測與解決方法。

背景技術(shù)

立體匹配技術(shù)一直是三維場景結(jié)構(gòu)信息獲取的研究熱點之一，也是計算機視覺領(lǐng)域中一個很有價值的熱點問題，在工業(yè)、醫(yī)療器材、監(jiān)控系統(tǒng)、視覺導(dǎo)航、人機交互和無人機等方面有廣泛的應(yīng)用，其基本原理是從兩個視點觀察同一景物以獲取立體像對，匹配出相應(yīng)像點，從而計算出視差并獲得三維信息，立體匹配通常包括四個步驟：

(1)匹配代價的計算；

(2)匹配代價的聚合；

(3)視差的計算和優(yōu)化

(4)視差的細化求精。

立體匹配算法主要可以分為三類，局部算法、全局算法和半全局算法。局部算法基于特定窗口聚合匹配代價，運算速度快，但是精度差。全局算法的出現(xiàn)提高了立體匹配的準(zhǔn)確性，然而較慢的實時性限制了它在實際場景中的應(yīng)用。半全局算法的提出有效地平衡了立體匹配的速度與精度的關(guān)系，半全局算法具有魯棒性強和對光照影響不敏感的優(yōu)勢，但仍然存在弱紋理區(qū)域及重復(fù)紋理區(qū)域特征點誤匹配率高的問題。

因此，申請人提出一種基于正交立體裝置的實時立體匹配故障預(yù)測與解決方法，其在提高精度避免故障的同時，運行時間也可大幅度提高。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提出一種基于正交立體裝置的實時立體匹配故障預(yù)測與解決方法，其能夠有效解決弱紋理區(qū)域的誤匹配問題，提高立體匹配精度。

為了解決立體匹配中弱紋理區(qū)域出現(xiàn)的故障，本發(fā)明提出一種基于正交立體裝置的實時立體匹配故障預(yù)測與解決方法，包括如下步驟：

S1、正交攝像裝置；

S2、現(xiàn)場可編程門陣列；

S3、半全局匹配算法；

S4、高斯模糊核；

通過正交攝像裝置的四圖像傳感器的低電壓差分信號接口連接到單個現(xiàn)場可編程邏輯序列，F(xiàn)PGA再同步四個獨立的數(shù)據(jù)流對圖像進行偏差操作，用半全局匹配算法對圖像傳感器掃描線和連續(xù)計算新線路的深度圖進行緩沖，在多個方向上進行優(yōu)化，最后使用紋理紅指示器和立體匹配算法來避免弱紋理區(qū)域的故障發(fā)生。

進一步地，所述的正交攝像裝置，如圖3所示，是帶有兩個正交極線的傳感器攝像頭，由不同角度同時獲得兩幅數(shù)字圖像，為了獲得三維空間中某點的三維坐標(biāo)，需要在左右兩個攝像機像面上都存在該點的響應(yīng)點，所以必須安裝在一個穩(wěn)定的平臺上，半全局立體匹配算法直接在兩個硬件上計算和運行，并通過USB3.0同步輸出。

所有四個攝像機都使用內(nèi)聯(lián)函數(shù)進行校正，使用二維標(biāo)記初始校準(zhǔn)運行過程中獲得的非本征數(shù)據(jù)，使用半全局立體匹配算法在硬件中計算水平對和垂直對的立體匹配，計算的兩個深度映射和兩個置信度圖通過USB3.0傳輸?shù)竭B接的計算機中。

多攝像機立體裝置用每個立體對的匹配分數(shù)的加權(quán)平均來融合深度圖，這是實時深度地圖融合的前期工作，這種方法的問題是沿著一條直線的匹配分數(shù)很高，因此匹配的分數(shù)為深度圖融合提供了一個不適當(dāng)?shù)募訖?quán)。