基于凸集论的稠密视差图优化算法

针对计算机视觉领域中立体匹配算法在图像无纹理区产生的误匹配问题,提出以全变差函数为凸约束集,使用次梯度投影法,对通过初始视差变换后的立体图像对之间的像素误差函数和视差二次平滑因子形成的严格凸函数进行求解,寻求立体图像对之间的最优视差图。实验结果表明,该方法不仅能保留初始视差图的边缘,而且减少了由先前立体匹配算法求得的视差图在无纹理区产生的误匹配点,取得了良好的视差图优化效果。     

自适应窗口和半全局立体匹配算法研究

针对区域立体匹配算法中匹配窗口的选择和在图像中视差不连续、弱纹理区域误匹配率较高的难题,提出了一种自适应窗口和半全局算法相结合的立体匹配算法.该算法先通过基于灰度的自适应窗口算法计算初始匹配代价,然后利用相邻像素之间的视差梯度作为约束,采用半全局立体匹配算法以得出视差图.最后对左右视差图进行左右一致性遮挡检测,获得精确的稠密视差图.针对不同的图像信息采用自适应窗口和半全局算法相结合的立体匹配算法,剔除、修正了视差不连续、弱纹理区域的误匹配点,得到匹配效果较好的视差图.实验结果表明:该算法有效降低了视差图在视差不连续、弱纹理区域和遮挡处的误匹配率.     

基于邻域信息约束与自适应窗口的立体匹配算法

针对传统的Census立体匹配算法对噪声敏感,在视差不连续区域容易出现误匹配的问题,提出了一种基于邻域信息约束与自适应窗口的立体匹配算法.首先,针对传统Census算法对中心像素依赖高的问题,采用邻域十字窗口的加权平均和的方式对中心像素进行赋值.然后,通过设置自适应阈值,将支持窗口的邻域像素与中心像素进行相似性的二次代价计算并与初始代价进行融合,对匹配结果进行进一步约束.在代价聚合阶段,采用颜色阈值不断变化的三约束法进行窗口的构建,并在聚合过程中引入噪声剔除策略.最后,在视差精化阶段采用左右一致性检测与区域投票相结合的方法对视差图进一步优化.使用Middlebury测试平台的标准立体图像进行实验,结果表明:该方法能够有效降低图像对高斯噪声的敏感性,并在误匹配率上低于多种立体匹配算法.     

基于宽基线立体视觉的远距离三维重建

针对月球车视觉导航中远距离场景的三维重建问题,提出一种基于相机自标定的宽基线立体视觉方法.该方法首先提取立体图对的尺寸不变性(SIFT)特征并进行匹配,得到特征点对应关系;再使用外极线几何约束描述立体图像校正的直射变换,对其Sampson误差使用Levenberg-Marquardt(LM)算法求得最小二乘最优解,完成相机参数估计和图像校正;对校正后的图像使用种子像素视差扩张算法进行宽基线立体匹配,根据匹配得到的视差完成目标场景三维重建.实验表明:该方法解决了月球车相机的现场标定难题,并能够解决宽基线立体视觉面临的光照差异、透视畸变、遮挡等问题,对远距离山脉等自然场景的三维重建效果良好,重建精度较高.     

非参数变换和改进动态规划的立体匹配算法

针对传统稠密立体匹配方法在非纹理区、深度不连续处和遮挡处存在错误匹配率过高的问题,提出一种基于非参数变换和改进动态规划相结合的立体匹配算法.采用稀疏非参数变换相关方法计算初始局部匹配代价,并利用行列双向约束动态规划算法对匹配代价进行全局优化,在获取初始视差后分别对原始图像每一像素点进行可信性与纹理性检测,最后利用视差平面拟合结果代替非纹理与非可信区域像素点的原始视差,得到稠密视差图.实验表明,该算法具有较高的鲁棒性与匹配精度,尤其在处理图像的非纹理区、深度不连续处和遮挡处,可获得精确的匹配结果.     

改进导向滤波器立体匹配算法

针对基于滤波器的立体匹配算法精度不高以及易受外界环境影响的问题,提出基于改进导向滤波器的立体匹配算法.在传统梯度向量中加入经过预处理后图像的梯度信息,结合Census变换计算匹配代价.构建自适应窗口,采用改进的导向滤波器聚合匹配代价;经过视差处理获得高精度的视差图,在低纹理区域能取得较好的匹配结果.实验结果表明,相比其他基于滤波器的立体匹配算法,该算法在Middlebury和KITTI平台上的测试结果具有更高的精度;对光照失真条件具有更好的鲁棒性,能应用于室外场合;计算复杂度与匹配窗口大小无关,具有较好的实时性.     

基于宽基线立体视觉的远距离三维重建

针对月球车视觉导航中远距离场景的三维重建问题,提出一种基于相机自标定的宽基线立体视觉方法.该方法首先提取立体图对的SIFT特征并进行匹配,得到特征点对应关系;再使用外极线几何约束描述立体图像校正的直射变换,对其Sampson误差使用LM算法求得最小二乘最优解,完成相机参数估计和图像校正;对校正后的图像使用种子像素视差扩张算法进行宽基线立体匹配,根据匹配得到的视差完成目标场景三维重建.实验表明,该方法解决了月球车相机的现场标定难题,并能够解决宽基线立体视觉面临的光照差异、透视畸变、遮挡等问题,对远距离山脉等自然场景的三维重建效果良好,重建精度较高.     

一种改进自适应权重稀疏区域立体匹配算法

立体匹配是根据两幅或者多幅具有一定视差的图像,获得图像之间视差图的过程.针对自适应权重立体匹配算法难以同时满足精度和速度的不足,提出一种符合人眼视觉特性的改进自适应权重稀疏区域立体匹配算法.首先对权重公式进行改进,改进后根据公式计算每个点的权重,其次对图像进行稀疏的区域匹配获得稠密视差图,然后将所得视差图进行左右一致性检测及遮挡填充,最后对视差图进行中值滤波,以去除孤立的误匹配点和噪声点.实验结果表明,改进方法比Yoon的自适应权重算法匹配效率提高了90多倍,比SSD精度提高了12.34%,能够快速的获得精确的视差图,满足系统对实用性的要求.     

视觉客流检测中的动态轮廓匹配方法

为了利用深度信息提升视觉客流统计系统的准确率,提出了一种基于轮廓匹配的头顶部视差获取方法.该方法借助透视比例约束进一步缩小匹配搜索空间,利用头顶部轮廓相似测度获得最优匹配,并采用动态规划方法在多层路径匹配图中搜索最优匹配路径进而获取头顶部视差.左右视图的头顶部轮廓提取过程可以并行实现,并且视差提取过程避免了复杂的致密视差求取运算,因此该方法非常适用于对实时性要求很高的嵌入式场合.实验结果表明,将该方法应用于视觉客流统计系统,客流检测的准确率获得了较大幅度的提升     

基于RGB三分量亮度法线相似度的立体匹配算法

为了解决立体匹配算法中匹配精度不高的问题,在分析RGB彩色空间图像的光学特性的基础上,提出了RGB彩色空间R、G、B三彩色分量亮度法线的概念,并得出亮度法线反映了RGB图像像素三分量的高频信息的结论。为了获得双目立体图像间的精确稠密视差图,提出了采用RGB三分量亮度法线相似度来计算自适应权值的局部立体匹配算法,通过Middlebury测试平台与其他当前流行的立体匹配算法进行结果比较,实验结果显示,提出的算法得到了更加精确的匹配结果。     

基于运动估计的置信度传播立体视频匹配算法

基于置信度传播（BP：Belief Propagation）的立体匹配算法与局部算法相比,视差准确度高,但需要耗费大量的计算时间。为此,提出一个基于运动估计的置信度传播立体视频匹配算法。该算法首先通过传统的BP算法获得I帧的匹配视差图,并保存每个像素获得最佳视差值的传递信息;然后,通过参考I帧的运动估计信息,得到重新排列的I帧视差值的传递信息,将其作为P帧置信度传播算法的初值进行迭代运算,从而大大减少了P帧置信度传播算法的迭代次数。实验结果表明,该算法能大大提高置信度传播立体视频的匹配效率。     

用于单视加深度视频编码的快速立体匹配算法

针对立体视频数据量大、立体匹配算法效率较低,远远满足不了实时传输需求的现状,提出了一种应用于单视加深度立体视频编码的快速立体匹配算法。该算法利用单视编码过程中产生的运动信息作为深度图生成的辅助信息,将立体匹配过程中的视差估计值重组,并将重组后的信息作为P帧的视差估计初值进行后续的迭代运算。算法通过利用单视编码过程中已有的运动信息,降低了P帧立体匹配的运算复杂度。实验结果表明,该算法能使视差图的生成速度提高一倍左右。     

区域的实时立体匹配的改进算法

针对在立体匹配研究领域中弱纹理区域的匹配问题,文中提出了一种基于区域的实时立体匹配改进算法.采用匹配测度函数像素灰度差的绝对值和（Sum of Absolute Differ-ence,SAD）,通过平均误差阈值算法检测出高误差能量;针对遮挡区域造成的不可信视差预测点,进行误差能量计算;利用滤波加速算法减少计算匹配窗口相似性复杂度,既降低了误匹配率,又提高了算法的运行速度.实验结果表明,改进算法的误匹配像素百分比明显减小,且能满足系统对实时性的要求.     

Census立体匹配算法的硬件实现

立体匹配是立体视觉技术的核心算法,但计算量大,实时性差,现有的基于FPGA的实现方法虽然可实时实现,但芯片选型通常是高性能FPGA芯片。该文针对Altera高性价比CycloneII系列FPGA芯片提出一种Census立体匹配算法的硬件实现结构,可实现640×480立体图像的实时匹配。与现有方法相比,资源占用低,匹配速度快,适用于低成本应用。     

一种改进的立体图像实时相位匹配算法

为了在基于现场可编程门阵列(FPGA)的双目相机系统中实现实时立体图像匹配,提出一种改进的立体图像实时相位匹配方法。在一定视差范围内,将图像分为互相不重叠的子块,通过比较相邻块的方向值和Gabor滤波结果,以寻找合理视差值为目标,使实测相位差能够最佳匹配到理想相位差。采用流水线技术与并行处理方式对算法进行硬件结构的映射,以提高该算法在硬件系统上运行的效率。实验结果表明,改进算法能够以97.3MHz的处理速度在Stratix II型FPGA硬件实验平台上对1024×1024的灰度图像实现30fps实时匹配处理。     

基于限制搜索空间的快速立体匹配方法

为快速而准确地得到稠密视差图,提出了一种基于限制搜索空间的动态规划立体匹配算法。该算法以动态规划立体匹配方法为基础,通过初始匹配序列限制搜索空间以减少搜索变量个数。同时,提出一种基于自适应权重的多窗口累积策略来提高匹配精度,并在平滑性限制中引入亮度梯度以避免在物体边界的视差不连续处产生过度惩罚。实验结果表明,该匹配算法在匹配速度和匹配精度上都有很大的提高,是一种简单有效的立体匹配算法。