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专利号: 2014101615751
申请人: 杭州电子科技大学
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:2023-07-20
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种结合同场景立体图对的高分辨率深度图像重建方法,其特征在于该方法的具体步骤是:步骤(1)构造非局部滤波权值,对输入的低分辨率深度图像进行滤波:G表示飞行时间深度相机采集得到的低分辨率深度图像,大小为n×m;L表示CCD左相机采集的同场景高分辨率彩色左图像,大小为rn×rm;R表示对应的CCD右相机采集的高分辨率彩色右图像,大小为rn×rm;

按如下方式构造非局部滤波权值:

其中I是输入的低分辨率深度图像进行双线性插值后的结果,大小为rn×rm;MiL表示以Li为中心的局部块,MiI表示以Ii为中心的局部块,K是局部块内含有的像素点个数,hL,hI是滤波器的参数,用来控制加权计算的指数表达式的衰减速度;

由上述计算得到非局部滤波权值 ,按下式对双线性插值结果I进行滤波:得到的初始高分辨率深度图像记为F′,大小为rn×rm;

步骤(2)以左图像为参考图像,右图像为目标图像,结合初始高分辨率深度图像F′,L构造局部立体匹配权值,计算左图像的视差图D :(a)结合F′按如下方式构造局部立体匹配权值:其中j∈Ω(i)表示j在i的局部窗内,参数σc和σd用来控制指数表达式的衰减速度,按如下方式选取:①计算L当前局部窗内其他点和中心点之间的颜色值差异 以当前颜色差异的中值作为当前σc;

②计算F′当前局部窗内其他点和中心点之间的深度差异 以当前深度差异的中值作为当前σd;

(b)按如下方式构造左图像L和右图像R之间的匹配代价函数:其中匹配代价 表示左图像中的点i视差为d时,i和右图像中的对应点 之间的匹配度,j∈Ω(i)表示j在i的局部窗内, 表示 在 的局部窗内,选取对应点之间的彩色和梯度差来定义匹配误差:其中参数α用来平衡彩色和梯度误差,τ1,τ2为误差阈值;

(c)根据匹配代价函数,按如下的方式计算得到左图像内各点的视差:L

其中Sd={dmin,...,dmax}表示视差范围;从而得到左图像的视差图像D ;

步骤(3)以右图像为参考图像,左图像为目标图像,计算右图像内各点的视差值,利用R L计算得到的右图像视差图D 对D 进行左右遮挡检测:以右图像为参考图,左图像为目标图时,由于F′是与左图像配准的,以右图像为参考图时,无法利用F′来构造匹配权值,故以右图像为参考图时按如下方式构造局部立体匹配权值:其中j∈Ω(i)表示j在i的局部窗内,参数σs和σc按如下方式选取:①σs选为局部窗口的半径大小;

②计算R当前局部窗内其他点和中心点的颜色值差异 以当前颜色差异的中值作为当前σc;

利用计算得到的局部匹配权值 ,构造右图像R和左图像L之间的匹配代价函数,计R算得到以右图像为参考图时的视差图,记为D ;

R L

运用D 对D 进行左右遮挡检测,若视差点 满足如下公式,则将该点标记为满足左右遮挡检测:用集合S表示DL内所有满足左右遮挡检测的点;

步骤(4)结合滤波得到的深度图像F′和匹配得到视差图像DL融合得到最终的高分辨率深度图像:(a)按如下方式将F′和DL进行融合:其中b为左右相机之间基线距,f为CCD相机的焦距;

(b)构造局部滤波权值对融合得到的深度图像进行修正:基于如下的两点观察:

①彩色图像中有相似颜色的两个区域,很有可能有相似的深度值;

②真实场景的表面基本都是分段光滑的;

将局部滤波权值分解为三个部分:颜色相似性、距离相似性和深度相似性,按如下方式构造局部滤波权值:其中j∈Ω(i)表示j在i的局部窗内,参数σc,σs和σd按如下方式选取:①σs选为局部窗口的半径大小;

②计算L当前局部窗内其他点和中心点的颜色值差异 以当前颜色差异的中值作为当前σc;

③计算F当前局部窗内其他点和中心点的深度差异 以当前深度差异的中值作为当前σd;

由上述计算得到局部滤波权值wij,按如下方式对融合结果F进行滤波:从而得到最终的高分辨率深度图像F*,大小为rn×rm。