基于不變矩空間信息的簡單樹動態規劃的雙目立體匹配方法
【專利摘要】本發明提出一種基于不變矩空間信息的簡單樹動態規劃的雙目立體匹配方法。采用二階矩構成的一階不變矩將攝像機拍攝的雙目灰度圖像轉換為不變矩空間圖像；將每個視差的匹配差值矩陣構成的三維矩陣做為簡單樹動態規劃算法中的初始視差矩陣；用簡單樹代價能量函數迭代計算水平樹代價能量函數矩陣和垂直樹的代價能量函數矩陣；代價能量函數值最小時所對應的視差即為精確視差，從而獲得視差圖。本發明有效改善了因光照不均或受其他噪聲干擾的區域的視差圖質量，使同一深度區域更加平滑，同時提高算法運算速度。
【專利說明】基于不變矩空間信息的簡單樹動態規劃的雙目立體匹配方法
【技術領域】[0001]本發明屬于圖像處理【技術領域】，具體涉及一種基于不變矩空間信息的簡單樹動態規劃的雙目立體匹配方法。
【背景技術】
[0002]現今使用的雙目立體匹配算法主要分兩類:基于區域的算法和基于全局的算法。基于區域的算法方法簡單，時效性強，但是對圖像不連續區域部分的誤匹配率高。基于全局的算法能解決不確定區域的匹配問題，能有效解決誤匹配點，提高正確匹配率。
[0003]文獻一(燕山大學.劉英杰.基于動態規劃和置信傳播的立體匹配算法的研究[D],學位論文.2011)，提出全局算法中的基于動態規劃算法和置信傳播算法進行匹配，雖然效果好，但是算法復雜，實時性差，不利于實際應用。文獻二 (大連理工大學.周芳.雙目視覺中立體匹配算法的研究與實現[D].學位論文.2013)提出了一種DP算法與局部線性濾波技術相融合的方法，該方法同樣存在算法復雜，實時性差的問題，并且在同一深度區域中誤匹配率高。
【發明內容】
[0004]本發明提出一種基于不變矩空間信息的簡單樹動態規劃的雙目立體匹配方法，有效改善了因光照不均或受其他噪聲干擾的區域的視差圖質量，使同一深度區域更加平滑，同時，提高算法運算速度，便于實際應用。
[0005]為了解決上述技術問題，本發明提供一種基于不變矩空間信息的簡單樹動態規劃的雙目立體匹配方法，包括以下步驟:
[0006]步驟一、采用二階矩構成的一階不變矩將攝像機拍攝的雙目灰度圖像IdP I2轉換為不變矩空間圖像Ltrai和Rtrai ；
[0007]步驟二、在視差范圍內，計算不變矩空間圖像Ltrai中以待匹配像素點為中心的方形支持窗口 η的像素灰度值與不變矩空間圖像Rtrai中以候選匹配像素點為中心的方形支持窗口 η的像素灰度值的差值，獲得每個視差d相對應的匹配差值矩陣diff，將每個視差d的匹配差值矩陣diff構成的三維矩陣做為簡單樹動態規劃算法中的初始視差矩陣Edata ；
[0008]步驟三、用方形支持窗nt遍歷灰度圖像I1，計算每個方形支持窗口 nt的中心像素點k的自適應參數Lambda,計算方式如公式(I)所示，
[0009]
[0010]lambda (k) = vk.ε(I)
[0011]式(I)中，ε表示調節方差的常數項，ε的值為人為設定的值，用來調節代價能量函數的數量級；vk表示灰度圖像I1的在支持窗內的像素方差，Vk如公式(2)所示，
[0012]
【權利要求】
1.基于不變矩空間信息的簡單樹動態規劃的雙目立體匹配方法，其特征在于，包括以下步驟: 步驟一、采用二階矩構成的一階不變矩將攝像機拍攝的雙目灰度圖像I1和I2轉換為不變矩空間圖像Ltrai和Rtrai; 步驟二、在視差范圍內，計算不變矩空間圖像Ltrai中以待匹配像素點為中心的方形支持窗口 η的像素灰度值與不變矩空間圖像Rtrai中以候選匹配像素點為中心的方形支持窗口 η的像素灰度值的差值，獲得每個視差d相對應的匹配差值矩陣diff，將每個視差d的匹配差值矩陣diff構成的三維矩陣做為簡單樹動態規劃算法中的初始視差矩陣Edata ； 步驟三、用方形支持窗nt遍歷灰度圖像I1，計算每個方形支持窗口 nt的中心像素點k的自適應參數Lambda,計算方式如公式(I)所示，lambda (k) = vk.ε(I) 式(I)中，ε表示調節方差的常數項，ε的值為人為設定的值，用來調節代價能量函數的數量級；vk表示灰度圖像I1的在支持窗內的像素方差，Vk如公式(2)所示，
2.如權利要求1所述的基于不變矩空間信息的簡單樹動態規劃的雙目立體匹配方法，其特征在于，步驟一的具體過程為，分別以灰度圖像I1和I2的待變換像素點為中心、大小為MXN的變換窗口遍歷灰度圖像I1和I2的每個像素點，將每個變換窗口中計算出的一階不變矩O1代替灰度圖像I1和I2的待變換像素點的灰度值，獲得不變矩空間圖像Ltrai和Rtrai,所述一階不變矩O1的計算過程為: 2.1計算二維u+v階矩的中心矩,計算公式如式(3)所示，
3.如權利要求1所述的基于不變矩空間信息的簡單樹動態規劃的雙目立體匹配方法，其特征在于，所述初始視差矩陣Edata的計算方式如公式(6)所示，
Edata(p，d) = diff (p，d)，d e d_min ~d—max (6)式(6)中，
4.如權利要求1所述的基于不變矩空間信息的簡單樹動態規劃的雙目立體匹配方法，其特征在于，所述步驟四中水平樹代價能量函數值Edatat (p(x，y)，d)的計算方式如公式(7)所示，
5.如權利要求1所述的基于不變矩空間信息的簡單樹動態規劃的雙目立體匹配方法，其特征在于，所述步驟五中垂直樹的代價能量函數矩陣E的計算方式如公式(10)所示，
【文檔編號】G06T7/00GK103714543SQ201310731236
【公開日】2014年4月9日 申請日期:2013年12月26日 優先權日:2013年12月26日
【發明者】張毅, 柏連發, 龐星, 韓靜, 岳江, 金左輪, 祁偉, 趙壯 申請人:南京理工大學