[發明專利]一種對光強不敏感的斜面近鄰傳播立體匹配方法

有效

• 申請號: 201910010401.8
• 申請日: 2019-01-07
• 公開（公告）號: CN109801324B
• 公開（公告）日: 2020-11-24
• 發明（設計）人: 傅予力;陳維翔;賴凱敏;周玉龍;向友君
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: G06T7/593
• 分類號: G06T7/593
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司 44245
• 代理人: 李斌

本發明公開了一種對光強不敏感的斜面近鄰傳播立體匹配方法，包括：提取對光照強度不敏感的特征，該提取方法結合每個特征提取窗口的光照條件，完善處理所有灰度差值情況下的特征編碼；把像素匹配問題轉化為兩個提取特征間的不相似性比較；改善常規的斜面近鄰傳播算法，在得到的初步平面的基礎上對聚合窗口進行挑選，與中心像素法向量角度差別大于閾值塊舍棄掉，其它保留下來的塊按塊內平面進行映射，最后再次進行近鄰傳播得到最終的像素模型；轉化得到最終的視差圖。本發明通過對光照不敏感的特征提取，以及有效完善的方案得到每個像素的實際所處空間平面進而得到高匹配精度的視差圖，適用于更廣泛的立體匹配場景。

技術領域

本發明涉及計算機視覺和數字圖像處理技術領域，具體涉及一種對光強不敏感的斜面近鄰傳播立體匹配方法。

背景技術

立體匹配作為圖像深度推斷、三維重建等技術的關鍵步驟，它通過尋找兩幅或者多幅圖像中對應同一空間物理點的像素來獲取深度信息，廣泛應用于定位、流水線控制、汽車自動駕駛、遙感圖像分析等方面。但由于場景的復雜性，立體匹配領域仍然有許多尚未解決的技術難題，該技術一直以來都是計算機視覺領域廣泛關注的難點和熱點。

通常立體匹配算法難以處理的一個問題便是匹配圖像在不同光照條件下拍攝，致使同一空間物理點在不同圖像中具有不同的顏色。還有通常的匹配算法都假設匹配塊內像素處于同一平面，且與相機成像圖面平行，這種假設在很多情況下是錯誤的。所以本發明針對上面所述問題提出一個完善有效的方案，可以得到適用于廣泛場景的高精度立體匹配結果。

發明內容

本發明的目的是為了解決現有技術中的上述缺陷，提供一種對光強不敏感的斜面近鄰傳播立體匹配方法，該方法從像素特征方面提取對光照條件不敏感的像素特征，反映圖像塊的深層結構信息，解決不同光照條件的圖片的匹配問題；同時改進了常規的斜面近鄰傳播算法，讓聚合窗口的選取和映射更為合理，使得方法更適用于實際場景。

本發明的目的可以通過采取如下技術方案達到：

一種對光強不敏感的斜面近鄰傳播立體匹配方法，對光強不敏感是指以上匹配方法對兩張待匹配圖像的拍攝的漫射光條件不同不敏感，所述的方法包括：

特征提取步驟，對左右兩張已校正的待匹配圖像上的每一個像素p，以其為中心取正方形特征窗口P_fw，根據窗口內的像素灰度值范圍P_range和分段數M得到該窗口的分段區間大小；對于窗口內除像素p外的其他像素，計算它們的灰度值和p的灰度值之差，然后計算灰度值之差與分段區間大小的比值，把各像素按照掃描順序做計算得到的結果組成一個整數數組，作為像素p的對光照變化不敏感的多維像素特征η^p；

其中，待匹配圖像為從左右兩個不同角度對同一場景拍攝的兩張圖片，已校正圖片是指利用極線約束消除畸變后，匹配點對必然具有相同的圖像行號。

單像素匹配代價計算步驟，對于左圖中的每一個像素p，和其在右圖中的任一可能匹配像素q，像素p和像素q的特征分別為η^p和η^q，計算這兩個特征間的不相似性作為像素p、q的單像素匹配代價；

空間模型建立步驟，定義像素p在視差空間中所處的平面模型f_p，并為左圖中的每一個像素隨機初始化平面參數；

匹配步驟，包括初步傳播子步驟和二次傳播子步驟，根據斜面近鄰傳播算法找到左圖中每個像素p的近似平面，使得與根據該平面映射到右圖上的像素q的聚合匹配代價盡可能小；

其中，初次傳播子步驟，對于左圖中的每一個像素p，以其為中心取K×K大小的正方形聚合窗口P_aw，在匹配像素p時認為窗口內的像素都處于平面f_p上，根據f_p平面方程把窗口映射到右圖，得到窗口內各個像素在右圖上的對應像素，計算聚合匹配代價；并以得到更低的聚合匹配代價為條件進行近鄰平面參數傳播；