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专利号: 200910101515X
申请人: 浙江工业大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 计算;推算;计数
更新日期:2023-12-11
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1、一种基于全局和局部算法的计算机双目视觉匹配方法,所述计算机 双目视觉匹配方法包括以下步骤:

(1)、对双目立体视觉传感器获得的左右两幅图像使用图割法获得一 个分层的匹配结果;

(2)、使用不同窗口大小的窗口匹配法在分层结果的一个小的领域里 获得多个不同的局部匹配结果;

(3)、将这多个局部匹配结果置于一个带有二阶光滑能量函数的马尔 可夫随机场中使用二次多项式伪二值优化法进行两两迭代优化,得到 匹配结果。

2、如权利要求1所述的一种基于全局和局部算法的计算机双目视觉匹 配方法,其特征在于:在所述步骤(1)中,将双目立体视觉传感器获 得的左右两幅图像进行匹配的问题,描述为如下能量函数,即该能量 函数的最小值对应于最优匹配:E(D)=Edata(D)+Esmooth(D)    (1)

其中

E data ( D ) = Σ x | I L ( x ) - I R ( π ( x , D ( x ) ) ) | - - - ( 2 ) E smooth ( D ) = λ · Σ x , y N min ( T , | D ( x ) - D ( y ) | ) . - - - ( 3 ) 其中,N表示4邻域集合T表示最大的惩罚值,IL和IR表示左右两 幅图像;D表示视差图,视差图D将和IL联系,而IR将作为参考图 像,左图上的一个像素点表示为IL(x),其在右图上的视差值为d的匹 配点表示为π(x,d);

使用α-expansion算法进行匹配得到一个分层的匹配结果。

3、如权利要求1或2所述的一种基于全局和局部算法的计算机双目视 觉匹配方法,其特征在于:在所述步骤(2)中,将分层的匹配结果作 为一个表面约束,每个层次被看成一个连续的表面,首先给出的是一 个路径连通性的递归定义:con(x)=1    (4)

con ( x , y ) = 1 | D ( x ) - D ( y ) | < σ , ( x , y ) N 1 z , con ( x , z ) = true , con ( y , z ) = true 0 otherwise - - - ( 5 ) 其中σ表示一种连接范围,由此,一个表面使用路径连通性定义如下:

Surf ( x , S ) = { x | y S , con ( x , y ) = 1 } - - - ( 6 ) 其中S是定义域,它总是被表示成一个矩形窗口;Surf(x,S)表示一 个以x为中心,定义在S上的表面;

根据所述表面定义,步骤(1)中得到的全局匹配结果被分为几个 连续的表面,局部匹配算法以这些连续表面为约束,使得同时跨越多 个表面的窗口被分割成几个不同的小部分,各自在其所属的表面进行 匹配,约束条件:真实的视差值和分层结果的误差不超过0.5个像素, 即求解范围被限定在分层匹配结果的±0.5像素的邻域里,使用经典的 窗口匹配算法,其定义如下所示: D ( x ) = arg min d angle ( v ( Surf ( x , S ) ) , v ( Surf ( x + d , S ) ) ) - - - ( 7 ) 其中v(x)表示原点在x处的窗口中所有灰度值为元素所组成的一维向 量,angle(x,y)表示向量x和y的夹角;

每一种窗口大小得到一个局部匹配结果。

4、如权利要求3所述的一种基于全局和局部算法的计算机双目视觉匹 配方法,其特征在于:在所述步骤(3)中,将步骤(2)得到的一系 列局部匹配结果两两置于一个马尔可夫随机场模型中使用QPBO算法 进行迭代优化,如下所示:D(x)=D1(x)    (8)

D ( x ) = D ( arg min B E ( ( 1 - B · ) · D ( x ) + B · D i ( x ) ) ) , i [ 2 , k ] - - - ( 9 ) 其中B是一个二值矩阵,当B(x)=0时,取值D(x),否则,取值Di(x)。 Di(x)表示第i个局部匹配结果;

采用带有二阶光滑项的能量函数表示如下:

E(D)=Edata(D)+Esmooth(D)    (1)

其中

E data ( D ) = Σ x | I L ( x ) - I R ( π ( x , D ( x ) ) ) | - - - ( 2 ) 二阶光滑项使用邻接的3个像素来定义表面的光滑性,光滑项定 义为如下形式:

E smooth ( D ) = Σ ( x , y , z ) N | D ( x ) - 2 D ( y ) + D ( z ) | · - - - ( 10 ) 采用二次多项式伪二值优化法来进行优化,得到匹配结果。

5、如权利要求2所述的一种基于全局和局部算法的计算机双目视觉匹 配方法,其特征在于:在所述步骤(1)中,采用不带遮挡检测方法。

6、如权利要求3所述的一种基于全局和局部算法的计算机双目视觉匹 配方法,其特征在于:在所述步骤(2)中,使用小的视差步长,在进 行匹配时使用线性插值计算小数单位像素的灰度值。