一種基于距離和色彩差異的立體匹配方法組成比例

本發明專利技術公開了一種基于距離和色彩差異的立體匹配方法，其中計算一個視差值下當前匹配對的匹配代價的步驟具體為：1）構建支持窗口；2）分層步驟；3）分別確定左圖中k層像素層的距離權重和右圖中k層像素層的距離權重；4）分別確定左圖中k層像素層的色彩權重和右圖中k層像素層的色彩權重；5）確定當前視差值下（wsize2-1）個周圍像素匹配對在RGB空間的差異值；6）根據距離權重、色彩權重和差異值計算得到當前匹配對p、q的匹配代價。本發明專利技術的基于距離和色彩差異的立體匹配方法，以層為單位計算相關權重的值，相對于每一個像素單獨計算而言，計算量減小。且同時考慮了距離權重的影響和色彩差異的影響，從而使得最終得到的視差值結果較精確。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及計算機視覺領域中的立體匹配方法，特別是涉及。
技術介紹
立體匹配技術，是指針對同一景物從不同視點拍攝的圖片，找到圖片像素點之間的對應關系。立體匹配是目前計算機視覺研究中的一個難點和熱點，在許多計算機視覺領域中，如三維重構(3D reconstruction)、基于圖像的繪制Gmage Based Rendering)，低空突防、機器人導航、虛擬現實等方面都有著廣泛的應用。立體匹配方法即是要計算待處理的左圖像中每一像素點的視差值，根據計算的視差值在相應的右圖像中確定左圖像中每一像素點的匹配像素點。現有的立體匹配方法主要有兩種，即全局立體匹配方法和區域立體匹配方法(A Taxonomy and Evaluation of Dense Two-Frame Stereo Correspondence Algorithms)。全局立體匹配方法有很高的準確性，但是計算量比較大。相對而言，區域立體匹配方法簡單，計算量較低，但是準確性相對較低。設定左圖像中當前待匹配的像素點為p，坐標為(X，y)，視差值為d，則右圖像中對應的匹配像素點q，坐標為(x+d，y)。區域立體匹配方法中，一般是先設定一個視差值取值范圍drange的大小，然后依次取視差值d為取值范圍中的值0，1，2，……，drange，計算在各視差值下當前匹配對P、q的匹配代價，最后比較各視差值下的匹配代價，確定匹配代價最小時對應的視差值作為左圖像中當前待匹配的像素點P的視差值，重復上述步驟從而計算出左圖像中每一個像素點的視差。從上述步驟中可知，匹配方法中如果每一次確定匹配代價時需要的計算量小，精確度高，則匹配方法的計算量就小，最終得到的視差值也較精確。然而，現有的區域立體匹配方法中，計算匹配代價時，對支持窗口中每一個像素的影響因子均是單獨計算，使得計算量非常大，甚至超過了一些全局立體匹配算法。同時考慮的影響因子均是單一的距離影響因子，或者色彩影響因子，計算匹配代價時考慮的信息較少，使得精確度也不高。
技術實現思路
本專利技術所要解決的技術問題是彌補上述現有技術的不足，提出，計算量較小，同時得到的視差值結果也較精確。本專利技術的技術問題通過以下的技術方案予以解決，用于確定出左圖中當前待匹配像素點P 在右圖中的對應匹配像素點q，構造當前匹配對P、q ；包括以下步驟計算取視差值取值范圍內的各視差值時當前匹配對的匹配代價，比較各視差值下的匹配代價，確定匹配代價最小時對應的視差值作為當前匹配對中左圖中當前待匹配的像素點P的視差值；其中，計算一個視差值下當前匹配對的匹配代價的步驟具體為1)構建支持窗口 在左圖中構建以當前待匹配的像素點P為中心，邊長為《size的正方形支持窗口 ；在右圖中構建以對應匹配的像素點q為中心，邊長為wsize的正方形支持窗口 ；其中，正方形支持窗口邊長wsize的大小由用戶根據待處理的左圖的圖像大小進行設定，為奇數；2)分層步驟在所述左圖支持窗口中，將像素點P周圍的像素劃分為k層由內至外包圍中心像素點P的正方形的像素層；在所述右圖支持窗口中，將像素點q周圍的像素劃分為k層由內至外包圍中心像素點q的正方形的像素層；其中，分層得到的像素層數k=^； (wsiZe-l);3)分別確定左圖中k層像素層的距離權重Wlsl、Wls2、……、W1M、……、Wlsk和右圖中k層像素層的距離權重W2sl、W2s2、……、W2sm、……、W2sk;4)分別確定左圖中k 層像素層的色彩權重Wlel、W1。2、……、Wl。m、……、Wlek和右圖中k層像素層的色彩權重 W2cl、W2。2、……、W2。m、……、W2。k;5)確定當前視差值下由左圖支持窗口中的中心像素點ρ 周圍的(Wsize2-I)個周圍像素點Pi與對應的右圖中的中心像素點q周圍的(Wsize2-I)個周圍像素點Cli構成的(Wsize2-I)個周圍像素匹配對Pi、Qi在RGB空間的差異值e CpijQi); 6)根據步驟3得到的距離權重、步驟4得到的色彩權重和步驟5得到的差異值計算得到當前匹配對P、q的匹配代價。本專利技術與現有技術對比的有益效果是本專利技術的基于距離和色彩差異的立體匹配方法，計算匹配代價時將支持窗口中的周圍像素分層劃分，設定支持窗口中的每一層像素都有相同的權重值，從而以層為單位計算相關權重的值，相對于每一個像素單獨計算而言，計算量減小。同時，本專利技術計算匹配代價時， 同時考慮了距離權重的影響和色彩差異的影響，利用的左右圖像中的信息較多，從而使得最終得到的視差值結果較精確。附圖說明圖1是本專利技術具體實施方式中的立體匹配方法中計算匹配代價的流程圖； 圖2是本專利技術具體實施方式中的左右圖分層劃分后的示意圖。具體實施例方式下面結合具體實施方式并對照附圖對本專利技術做進一步詳細說明。，用于確定出左圖中當前待匹配像素點 P在右圖中的對應匹配像素點q，構造當前匹配對P、q。基本構思也是基于區域立體匹配方法，包括計算取視差值取值范圍內的各視差值時當前匹配對的匹配代價，比較各視差值下的匹配代價，確定匹配代價最小時對應的視差值作為當前匹配對中左圖中當前待匹配的像素點P的視差值。本具體實施方式的立體匹配方法中，每一次計算一個視差值下當前匹配對P、q的匹配代價的步驟流程圖如圖1所示，為Ul)構建支持窗口 在左圖中構建以當前待匹配的像素點P為中心，邊長為wsize的正方形支持窗口 ；在右圖中構建以對應匹配的像素點q為中心，邊長為wsize的正方形支持窗口。其中，正方形支持窗口邊長wsize的大小由用戶根據待處理的左圖的圖像大小進行設定，為奇數。一般支持窗口邊長wsize的取值較小，同時為便于后續分層，所以一般設為奇數，本具體實施方式中取wsize=7。U2)分層步驟在所述左圖P的支持窗口中，將像素點P周圍的像素劃分為k層由內至外包圍中心像素點P的正方形的像素層；在所述右圖Q的支持窗口中，將像素點q周圍的像素劃分為k層由內至外包圍中心像素點q的正方形的像素層，分層得到的像素層數k= — (wsize—1)。 2本具體實施方式中，左右圖分層后的示意圖如圖2所示，由于支持窗口邊長wsiZe=7，因此分層后得到k= ^ (wsize-1)= - (7-1) =3層，即左圖中最內層P1，中間層P2和最外層P3，右圖中最內層Q1，中間層Q2和最外層Q3。設定中心像素點的左標為(x， y)，則最內的第一層像素層Pl，Ql有八個像素分別為(x，y+l)，(x，y-l)，(χ_1，y+1)， (x-l,y-l)，(x+l，y+l)，(x+1，y-1) , (x+1, y)，(x_l，y)。依次可知中間的第二層像素層 P2，Q2有十六個像素，最外的第三層像素層P3，Q3有二十四個像素。U3)分別確定左圖中k層像素層的距離權重Wlsl、Wls2、……、Wlsm、……,Wlsk ^P 右圖中k層像素層的距離權重W2sl、W2s2、……氣、……爲。本具體實施方式中，依據公式1計算得到第m層像素層的距離權重Wsm。公式1為權利要求1.，用于確定出左圖中當前待匹配像素點 P在右圖中的對應匹配像素點q，構造當前匹配對P、q;包括以下步驟計算取視差值取值范圍內的各視差值時當前匹配對的匹配代價，比較各視差值下的匹配代價，確定匹配代價最小時對應的視差本文檔來自技高網...

【技術保護點】

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：王好謙，吳勉，徐秀兵，戴瓊海，
申請(專利權)人：清華大學深圳研究生院，
類型：發明
國別省市：