[發(fā)明專利]基于GPU的快速散斑圖像匹配方法

有效

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• 申請日: 2020-03-17
• 公開（公告）號: CN111462199B
• 公開（公告）日: 2023-08-04
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張玉珍;黃飛;左超
• 申請（專利權(quán)）人: 南京理工大學(xué)
• 主分類號: G06T7/33
• 分類號: G06T7/33;G06T1/20;G06T7/80
• 代理公司: 南京理工大學(xué)專利中心 32203
• 代理人: 岑丹

1.一種基于GPU的快速散斑圖像匹配方法，其特征在于，具體步驟為：

步驟1：構(gòu)建雙目散斑投影系統(tǒng)，并完成系統(tǒng)標(biāo)定；

步驟2：投影散斑圖案并同步采集一組圖像，對于采集到的左右視圖進(jìn)行極線校正；

步驟3：逐像素地計算兩幅圖像的相關(guān)系數(shù)，將相關(guān)系數(shù)最大的點作為像素匹配點，計算公式為：

式中，S表示點P所在的鄰域，S_corr表示點P_corr所在的鄰域，I_P、和分別表示點P的灰度、點P所在的鄰域S的平均灰度和點P_corr的灰度、點P_corr所在的鄰域S_corr的平均灰度，點P_corr為與左視圖點P對應(yīng)的右視圖同一行上任意一點；

步驟4：根據(jù)像素點及其像素匹配點，用二次多項式進(jìn)行擬合找到亞像素匹配點，具體過程為：

已知數(shù)據(jù)點(x_i，y_i)，i＝1，2，…，5，用二次函數(shù)p(x)＝a₀+a₁x+a₂x²作為近似擬合曲線，獲得均方誤差為：

為使得均方誤差達(dá)到最小，由求極值的方法得到法方程：

由此，求出系數(shù)則擬合曲線的峰值位置為

步驟5：計算亞像素匹配點與參考圖像匹配點的差值，將該差值作為該像素點的像素值。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于GPU的快速散斑圖像匹配方法，其特征在于，所述雙目散斑投影系統(tǒng)包括投影儀、設(shè)置在投影儀兩側(cè)的相機(jī)，以及與相機(jī)連接的計算機(jī)，所述投影儀和相機(jī)相連。

3.根據(jù)權(quán)利要求1～2任一所述的基于GPU的快速散斑圖像匹配方法，其特征在于，利用計算機(jī)圖形處理器逐像素地并行計算兩幅圖像的相關(guān)系數(shù)。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于GPU的快速散斑圖像匹配方法，其特征在于，利用計算機(jī)圖形處理器逐像素地計算兩幅圖像的相關(guān)系數(shù)的具體過程為：

對于左視圖上每一個有效區(qū)域內(nèi)的點P，以點P為中心選取其周圍9*9的鄰域，對左視圖鄰域內(nèi)的每一點，在右視圖同一行上選取任意一點P_corr，選取同樣大小的鄰域，計算左鄰域與不同右鄰域的相關(guān)系數(shù)，找到相關(guān)系數(shù)最大時P_corr的位置，即為像素匹配點。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于GPU的快速散斑圖像匹配方法，其特征在于，用二次多項式進(jìn)行擬合找到亞像素匹配點的具體方法為：

對于左視圖上P，選取其在右視圖上的像素匹配點P_corr左右共5個鄰點P_i，i＝1，2，...，5，分別計算P與P_i的相關(guān)系數(shù)；

根據(jù)得到的五個相關(guān)系數(shù)，用最小二乘法進(jìn)行曲線擬合，找到擬合曲線的峰值位置，峰值處對應(yīng)的坐標(biāo)位置即為亞像素匹配點的位置。