基于分割导向滤波的亚像素精度立体匹配视差优化算法*

针对局部立体匹配中存在的弱纹理区域匹配精度较低、斜面等区域容易产生视差阶梯效应等问题,文中提出基于分割导向滤波的视差优化算法,以获得亚像素级高精度匹配视差.首先依据左右一致性准则对立体匹配的初始视差进行误匹配检验及均值滤波修正.然后在修正视差图上确定区域分割导向图,对修正视差进行区域导向滤波优化,获得亚像素级高精度的视差结果.实验表明,文中算法能有效改善斜面等区域的视差不平滑现象,降低初始视差的误匹配率,获得较高精度的稠密视差结果.     

基于视差范围自动提取的视差图优化算法研究

基于图割理论的立体匹配是从同一场景不同角度的两幅或多幅图像中得到视差图,进而求得场景的立体深度,为三维重建、视觉测量等提供有用的信息。然而,视图视差范围的选择往往被忽视,提出一种基于图像分割及GPU SIFT算法的视差范围快速自动提取算法,得到的视差范围值应用于立体匹配算法中视差范围的取值;并针对图割方法进行立体匹配时存在的正面平行表面缺陷的问题,提出一种最小二乘法的迭代改进方法,对立体匹配得到的视差图进行优化处理。对Middlebury中的标准数据进行测试的结果表明,该算法能准确地提取视图的视差范围,并有效提高各类平面与曲面的视差精度。     

基于图像区域分割和置信传播的立体匹配算法

传统基于像素的立体匹配算法误匹配率较高.为解决该问题,提出一种基于图像区域分割和置信传播的匹配算法.采用均值偏移对参考图像进行区域分割,通过自适应权值匹配计算初始视差图,对各分割区域的初始视差用平面模型拟合得到视差平面参数,使用基于区域的改进置信传播算法求得各区域的最优视差平面,从而得到最终视差图.与全局优化的经典置信传播算法和图割算法的对比实验结果表明,该算法能降低低纹理区域和遮挡区域的误匹配率.     

基于秩空间的二次立体匹配

提出了一种基于秩空间的区域立体匹配算法。首先对立体图像进行秩（rank）变换,将图像从灰度空间变换到秩空间,消除因噪声和两个摄像机参数不一致产生的干扰,再根据自然视频序列每幅图像多数景物景深变化不大的事实,把视差分解为全局视差与局部视差之和,在秩空间进行二次立体匹配：先在最大窗口内估计全局视差,然后在这个最大窗口内采用块匹配方式进行二次匹配求各点的实际视差。该二次立体匹配算法有效地消除了误匹配,提高正确匹配率。实验结果证明,提出的算法优于传统的基于区域的立体匹配方法。     

一种基于图割理论的快速立体匹配算法

针对传统的立体匹配算法中存在的低纹理区域和遮挡区域匹配精度低、实时性不好等问题,提出了一种基于图割理论的立体匹配算法.把图像分割成色彩单一的不同区域;计算初始视差图,利用可靠点求取各分割区域的平面模板参数,对模板参数相同的相邻区域进行融合;构造全局能量函数,采用图割算法求取全局能量最小的视差最优分配.实验结果表明,该算法对低纹理区域和遮挡区域均有较好的匹配结果,能够满足高精度、高实时性的要求.     

基于区域间协同优化的立体匹配算法

提出了一种基于分割区域间协同优化的立体匹配算法. 该算法以图像区域为匹配基元, 利用区域的彩色特征以及相邻区域间应满足的平滑和遮挡关系定义了区域的匹配能量函数, 并引入区域之间的合作竞争机制, 通过协同优化使所定义的匹配能量极小化, 从而得到比较理想的视差结果. 算法首先对参考图像进行分割, 利用相关法得到各分割区域的初始匹配; 然后用平面模型对各区域的视差进行拟合, 得到各区域的视差平面参数; 最后, 基于协同优化的思想, 采用局部优化的方法对各区域的视差平面参数进行迭代优化, 直至得到比较合理的视差图为止. 采用Middlebury test set进行的实验结果表明, 该方法在性能上可以和目前最好的立体匹配算法相媲美, 得到的视差结果接近于真实视差.     

一种应用于双目移动机器人目标跟踪的新型立体匹配算法

针对移动机器人目标跟踪对立体匹配准确性和实时性的要求,提出了一种基于平行配置系统的改进WTA算法;首先提取图像的边缘点和两幅视图间存在较大差异的点作为特征点;然后对特征点采用WTA算法进行立体匹配,而对非特征点仅进行简单的验证,其视差值为邻近像素的视差值;最后得到致密的视差图;该算法提取的特征点集中于视差不连续区域,实验结果表明该算法匹配精度与现有其它算法相当,但计算速度很好地满足了实时性的要求,并且边缘特性较好,是一种匹配准确、实时性好的立体匹配算法。     

多测度融合的立体匹配算法研究

摘 要：针对多测度融合的立体匹配算法的测度选择问题,提出一种基于测度互补系数的 测度选择方法。通过该方法选择多种测度进行融合作为匹配代价,并使用改进的半全局算法进 行代价聚合,实现多测度融合的立体匹配算法。首先定义互补系数,通过互补系数选择多种相 似性测度进行融合作为匹配代价;然后,针对半全局代价聚合使用随机初始化视差图导致立体 匹配效果较差的问题,使用基于 SURF 特征得到的视差作为初始视差进行半全局代价聚合;最 后计算视差并优化视差得到最终视差图。实验表明,使用该测度选择方法可以选择互补特征, 结合改进的半全局代价聚合方法可以提高立体匹配效果。     

基于自适应匹配窗及多特征融合的立体匹配*

针对局部立体匹配方法中存在的匹配窗口大小选择困难、边缘处视差模糊及弱纹理区域、斜面或曲面匹配精度较低等问题,提出基于CIELAB空间下色度分割的自适应窗选取及多特征融合的局部立体匹配算法.首先,在CIELAB空间上对立体图像对进行色度分割,依据同质区域的分布获取初始匹配支持域,同时估计遮挡区域,更新匹配支持域.然后,基于更新后的匹配支持域,采用自适应权值的线性加权多特征融合匹配方法得到初始视差图.最后,利用左右视差一致性检测方法进行误匹配检验,利用基于分割的均值滤波器进行视差优化及细化,得到稠密匹配视差结果.实验表明文中算法有效,匹配精度较高,尤其在弱纹理区域及斜面等情况下匹配效果较好.     

基于线性滤波的树结构动态规划立体匹配算法

传统的动态规划立体匹配算法能有效保证匹配精度的同时提高运行速度, 但得到的视差深度图会出现明显的条纹现象,同时在图像弱纹理区域以及边缘存在较高的误匹配. 针对该问题,提出了一种新的基于线性滤波的树形结构动态规划立体匹配算法. 算法首先运用改进的结合颜色和梯度信息参数可调的自适应测度函数构建左右图像的匹配代价, 然后以左图像为引导图对构建的匹配代价进行滤波; 再运用行列双向树形结构的动态规划算法进行视差全局优化, 最后进行视差求精得到最终的视差图.理论分析和实验结果都表明, 本文的算法能有效地改善动态规划算法的条纹现象以及弱纹理区域和边缘存在的误匹配.     

基于差值绝对值之和和置信传播的快速收敛立体匹配算法

针对传统置信传播（BP）立体匹配算法运算次数较多、效率低下的问题,提出了一种基于像素灰度绝对误差和（SAD）和BP的快速收敛立体匹配算法。首先使用SAD作为代价函数来计算初始视差值,并将可靠视差值作为约束项加入全局算法BP的能量函数中,进行全局的能量函数的优化;然后在优化过程中更新计算每个像素点的置信度时,考虑当前像素点自适应大小邻域内像素点对它的信息传递,而忽略距离较远的像素点的影响,从而减少了置信传播节点数并提高了置信度收敛的速度。实验结果表明,提出的算法在保持相近匹配精度的前提下,运行时间减少了50%~60%,提高了立体匹配效率,为实时应用打下了基础。     

融合边缘保持与改进代价聚合的立体匹配算法

目的 立体匹配是计算机双目视觉的重要研究方向,主要分为全局匹配算法与局部匹配算法两类。传统的局部立体匹配算法计算复杂度低,可以满足实时性的需要,但是未能充分利用图像的边缘纹理信息,因此在非遮挡、视差不连续区域的匹配精度欠佳。为此,提出了融合边缘保持与改进代价聚合的立体匹配。方法 首先利用图像的边缘空间信息构建权重矩阵,与灰度差绝对值和梯度代价进行加权融合,形成新的代价计算方式,同时将边缘区域像素点的权重信息与引导滤波的正则化项相结合,并在多分辨率尺度的框架下进行代价聚合。所得结果经过视差计算,得到初始视差图,再通过左右一致性检测、加权中值滤波等视差优化步骤获得最终的视差图。结果 在Middlebury立体匹配平台上进行实验,结果表明,融合边缘权重信息对边缘处像素点的代价量进行了更加有效地区分,能够提升算法在各区域的匹配精度。其中,未加入视差优化步骤的21组扩展图像对的平均误匹配率较改进前减少3.48%,峰值信噪比提升3.57 dB,在标准4幅图中venus上经过视差优化后非遮挡区域的误匹配率仅为0.18%。结论 融合边缘保持的多尺度立体匹配算法有效提升了图像在边缘纹理处的匹配精度,进一步降低了非遮挡区域与视差不连续区域的误匹配率。     

基于视差优化的立体匹配网络

现有的立体匹配算法通常采用深层卷积神经网络提取特征,对前景物体的检测更加精细,但对背景中的小物体及边缘区域匹配效果较差。为提高视差估计质量,构建一个基于视差优化的立体匹配网络CTFNet。分别提取浅层与深层特征,并基于深层特征构建全局稀疏代价卷,从而预测初始视差图。在预测的初始视差图和浅层特征的基础上构建局部稠密代价卷并进行视差优化,以细化预测视差值邻域的概率分布,提高特征不明显区域的匹配精度。此外,引入新的概率分布损失函数,监督softmax函数计算的视差值概率分布在真实视差值附近成单峰分布,提高算法的鲁棒性。实验结果表明,该网络在SceneFlow和KITTI数据集上的误匹配率分别为0.768%和1.485%,在KITTI测评网站上的误差率仅为2.20%,与PSMNet网络相比,精度和速度均得到一定提升。     

二维立体匹配模型及其数值解法

针对传统立体匹配模型中忽视的极线校准不精确的情况,提出一种二维立体匹配模型及其数值解法。该模型是在一维立体匹配模型的基础上,加入另一维度的视差估计函数得到的。首先利用笛卡尔理论,将提出的非凸模型表示为更高维空间中的变分问题,然后利用双共轭函数（共轭函数的共轭函数）将高维空间的变分问题凸松弛为鞍点问题,最后使用可以快速有效解决鞍点问题的一阶原始对偶算法进行求解。实验结果表明,二维模型可以解决极线校准不精确问题并获取更高精度的视差图像,采用的数值算法可以有效地收敛。     

利用块几何约束及视差概率的立体匹配算法

为了解决倾斜表面或曲面的匹配问题,提出了一种基于图像分割块之间的几何约束和视差值的概率分布信息的视差估算方法。在一个全局能量函数中增加了图像分割块之间的几何约束项,通过计算匹配能量得到分割块的最优视差平面。为了确定可信像素和可信分割块,利用了视差的概率分布信息。同时,利用了分割块之间的几何约束和分割块内像素之间的约束来估计不可信像素点的视差值。用包含大视差范围、更多倾斜表面、曲面和弱纹理表面等典型图像对所建议的算法进行测试,实验结果表明,该方法对于存在倾斜表面和曲面的立体视差计算是有效的。     

基于区域边界约束和图割优化的稠密匹配算法

基于图割全局优化的稠密匹配算法中,平滑项表示和遮挡处理是关键问题.具有凸性平滑项的能量函数可以求得全局最优解,但所求结果在视差跳变处过于平滑;而具有非凸平滑项的能量函数虽保留了视差的非连续性,但目前只能使用循环算法求得次优解.为此,基于"视差跳变绝大部分发生在颜色的不连续处"这一设定,提出一种利用区域边界和边界像素间的约束构建能量函数的稠密匹配表示方法,使得该函数既能求得全局最优解,又能使最终结果满足平滑项的"非连续保留"性,且体现遮挡约束、顺序性约束,并显著提高计算效率,在速度和效果上取得较好平衡.     

核密度估计在立体匹配中的应用

提出了一种基于核密度估计相似性测度的立体匹配方法。将匹配基元中对应像素点的颜色差值在差值特征空间中进行核密度估计,并以此作为相似性测度。在此基础上建立全局能量函数,并采用改进的置信度传播算法进行视差图的求解。实验结果证明该相似性测度较传统方法有明显的改进。     

置信度传播和区域边缘构建的立体匹配算法

讨论了区域匹配代价和全局置信度传播算法之间的相互作用,提出一种基于全局置信度传播和区域边缘构建的立体匹配算法。首先,在每个像素的固定邻域内利用二阶微分边缘算子搜索并构建一条虚拟的封闭边缘,形成相应的区域自适应窗口;然后使用自适应窗口内的支持像素计算中心像素之间的匹配代价;最后利用具备加速消息更新机制的置信度传播算法获取视差。实验结果表明,基于区域边缘构建的匹配代价可以较好地适用于全局置信度传播优化算法,提出的立体匹配算法可以在Middlebury标准下获得良好的匹配结果。     

一种改进的基于图割的立体匹配算法

为了提高立体匹配算法的精确度,提出了一种结合图割与Mean Shift图像分割的立体匹配算法。首先用Mean Shift算法对参考图像进行图像分割,得到分割后的标记图,然后将分割信息结合到图割算法的能量函数中,最后用改进的能量函数和图割算法得出致密的视差图。实验结果表明,提出的算法具有更高的精确度和更好的边缘特征。