基于引导滤波及视差图融合的立体匹配

立体匹配是双目视觉领域的重要研究方向.为在保证图片纹理区域匹配精度的同时降低弱纹理区域的误匹配率,提出一种基于引导滤波及视差图融合的立体匹配方法.首先,根据图像颜色相似性将图片划分为纹理较丰富区域和弱纹理区域.接着,分别采用不同参数的引导滤波进行代价聚合及视差计算,得到两张视差图.然后依据纹理区域划分的结果对获得的两张视差图进行融合.最后,通过左右一致性检测、加权中值滤波等视差优化步骤得到最终视差图.对Middlebury测试平台上标准图像对的实验结果表明,该方法在6组弱纹理图像上的平均误匹配率为9.67％,较传统引导滤波立体匹配算法具有更高的匹配精度.     

自适应区域划分立体匹配算法

针对现有立体匹配算法在弱纹理区域及深度不连续区域匹配精度低的问题，提出一种基于自适应区域划分的立体匹配算法。首先，利用十字交叉域算法获取像素点臂长，计算像素变化率完成区域划分。然后，通过绝对差算法，改进Census变换和自适应加权梯度算子计算初始代价卷，利用十字交叉域进行代价聚合，对聚合后图像通过改进引导图滤波优化，使用赢者通吃策略筛选最优视差。最后，利用左右一致性检测、迭代区域投票、视差填充优化和中值滤波得到最终视差图。在Middlebury测试平台上测试结果表明，所提算法平均误差率为4.21%，能够有效提升在弱纹理区域及深度不连续区域的匹配精度。     

基于改进Census变换与梯度融合的立体匹配算法

双目立体匹配根据视差原理将平面视觉转化到三维立体视觉,是三维重建的核心步骤之一。针对局部立体匹配算法在深度不连续、弱纹理区域匹配精度低且易受光照、噪声等因素干扰的问题,提出了一种改进的立体匹配算法。首先,在代价计算阶段将改进的Census代价与梯度代价进行融合,并采用引导滤波算法对图像进行多尺度代价聚合;然后,采用赢家通吃算法计算初始视差;最后,采用左右一致性检测、中值滤波进行视差后处理,得到最终的视差图。实验结果表明,本算法在Middlebury2.0测试平台上的平均误匹配率为5.11%,且具有很好的稳健性和实用性。     

基于加权匹配代价和色彩分割的快速立体匹配

针对现有立体匹配算法复杂、耗时较长的特点,提出了一种基于加权匹配代价和色彩分割的立体匹配算法。算法引入一种基于梯度差算子与绝对差算子加权的匹配代价计算初始视差。根据基于色彩分割的视差假设,采用Mean-Shift算子对图像进行分割,用分割后的图像作为模板优化初始视差。实验结果表明,该算法提高匹配精度和速度,具有良好的实用价值。     

基于改进匹配代价和均值分割的最小生成树立体匹配算法

尽管传统的立体匹配模型在精度和鲁棒性方面都表现出了良好的性能，但在弱纹理和深度不连续区域的视差精度问题依然存在。针对上述问题，提出了一种基于改进匹配代价和均值分割的最小生成树立体匹配算法。首先，在匹配代价计算阶段，通过Census变换进行初始匹配代价计算，利用Sobel算子对输入图像进行边缘信息提取，将提取后的图像边缘信息与Census变换后的匹配代价值进行融合，并将其与基于图像亮度信息的代价值进行非线性融合，以提高匹配代价的精度；然后，使用最小生成树代价聚合模型进行聚合操作并利用赢者通吃策略估计图像的初始视差；最后，在视差优化阶段，采用MeanShift算法对图像进行分割，结合图像的轮廓信息对误匹配点进行修正，进一步提高在弱纹理及边缘区域的视差精度。实验结果表明，与一些传统算法相比，所提算法具有更高的视差精度，且视差图的边缘、纹理较其他算法更为平滑，具有更强的鲁棒性。     

基于改进Census变换的抗噪立体匹配算法

针对传统Census变换在匹配代价计算中易受噪声影响、匹配精度较低的问题,提出一种引入噪声容限的四状态Census变换算法。在匹配代价计算中,首先将改进的Census匹配代价与灰度绝对差值和梯度代价进行融合,并加入相应的截断阈值,以提高初始匹配代价空间的可靠性。然后通过引导图滤波进行代价聚合,并采用赢家通吃策略计算初始视差值。最后通过左右一致性检验、视差填充和加权中值滤波来优化初始视差值,得到最终视差图。实验结果表明,所提算法的噪声鲁棒性优于传统Census变换算法,且立体匹配算法的整体误匹配率降低至5.59%。     

改进的SAD-Census立体匹配算法研究

在实际的三维工件测量环境中,外界光照、噪声均会对立体匹配结果产生巨大影响,从而影响最终三维重构的结果。本文提出了一种基于自适应权重的SAD-Census立体匹配算法,首先对Census立体匹配算法进行了改进,然后将代价聚合中构建的十字代价聚合区域最小臂长与空间阈值和颜色阈值的比值作为权重,融合SAD立体匹配算法和改进后的Census立体匹配算法计算视差图。最后通过对Middlebury立体匹配测试平台提供的标准图像对进行测试。测试结果表明,改进后的Census立体匹配算法具有更好的鲁棒性、在弱纹理区域匹配精度更高,基于自适应权重的SAD-Census可以得到准确的视差图。     

基于改进代价计算和视差候选策略的立体匹配

立体匹配算法在图像弱纹理区和重复纹理区存在匹配困难、误差大的问题,为此提出一种基于改进代价计算和视差候选策略的立体匹配算法。首先结合改进的Census变换和自适应加权融合的双向梯度信息来计算初始匹配代价,提高代价计算的可靠性。其中:为传统Census变换增加内圈编码,提高邻域信息利用率,同时降低噪声的影响;利用自适应权重函数融合横向和纵向梯度代价,降低物体边缘区域的误匹配率。其次,采用自适应十字交叉窗口进行代价聚合,并通过建立候选视差集和引入邻域视差信息的方法来获取初始视差。最后通过两轮插值策略优化视差。实验结果表明,所提算法能够提高弱纹理区和重复纹理区的匹配效果,在Middlebury中4幅标准立体图像对的平均误匹配率为5.33%。     

融合梯度特性与置信度的立体匹配算法

针对现有局部立体匹配算法在计算匹配代价时, 不能很好区分强弱纹理区域,及在视差计算过程 中,不能很好的解决视差歧义问题,提出一种融合梯度特性与置信度的立体匹配算法。首先 计算梯度特 征,并根据梯度特征信息选择匹配代价计算的匹配窗口,针对强弱不同纹理区域选择不同尺 寸的匹配窗 口,有效的提高了立体匹配精度,降低了误匹配率;然后在视差计算中引入置信度约束条件 ,解决了视差 计算中视差歧义的问题,提高了立体匹配算法的稳定性与精度;最后使用水平与垂直方向交 叉区域检测进 行奇异值的修正。实验结果表明,该算法在Middlebury数据集中31对 立体图像对的平均误匹配率为7.96%,有效的提高了立体匹配精度。     

一种边缘保持立体匹配方法

针对边缘处前景和背景视差易混淆问题,提出一种边缘保持立体匹配方法.在代价匹配阶段,采用级联Census变换增强代价的抗噪特性.在代价聚集阶段,引入SLIC超像素分割信息进行快速边缘保持代价聚集.在视差后处理阶段,通过导向十字滤波器进一步优化边缘视差.实验结果表明,文中提出的立体匹配方法在Middlebury测试集以及实际场景获得高质量视差效果,并在边缘处的视差较以往非局部立体匹配方法有所提升.实验还发现在点云上采样时,引入本文所提的导向十字滤波器,可以解决点云在边缘处的过渡.     

基于韦伯感知和导引滤波分层聚合快速立体图像匹配

该文利用韦伯定律和导引滤波提出基于代价分层聚合的快速立体匹配方法。首先提取立体图像对各彩色通道Weber描述符并初始化匹配代价。利用导引滤波增强匹配代价并提取视差候选;利用候选子集联合空间离散采样与自适应支持权重实现分层代价聚合;据此快速择优选取初始视差。视差求精中采用改进型双边滤波和对称映射后处理有效改善初始视差图中歧义区域。实验表明,该文方法能有效消除匹配歧义,获得分段平滑、高精度稠密视差;结构简单、快速高效且对光照变化具有鲁棒性。     

基于改进稳态匹配概率的立体匹配算法研究

针对稳态匹配概率(Steady-State Matching Probability,SSMP)立体匹配算法在处理视差范围大的测试图中产生的空洞现象以及使用该算法后由于右视差图中的错误视差导致的左视差图中正确视差丢失问题,提出一种基于稳态匹配概率和半全局匹配(Semi-Global Matching,SGM)相结合的立体匹配算法。首先使用SSMP算法求取初始视差图。接着,使用基于爬山法颜色分割的填充准则进行填充。然后使用SGM算法重新获取视差图,将两幅视差图中一致的视差信息填充到经过左右一致性检测后的含有空洞的视差图中。最后,使用SSMP算法中的空洞填充和中值滤波得到精化后的视差图。实验结果表明,改进后的SSMP算法在Middlebury测试平台上第2版本的四组图像的平均匹配误差从5.38%减少到5.23%,第3版本部分测试图像的平均匹配误差从24.7%减少到21.5%,该算法能很好地处理上述问题,有效提高匹配精确度,且具有鲁棒性。     

Efficient local stereo matching algorithm based on fast gradient domain guided image filtering

Guided image filtering (GIF) based cost aggregation or disparity refinement stereo matching algorithms are studied extensively owing to the edge-aware preserved smoothing property. However, GIF suffers from halo artifacts in sharp edges and shows high computational costs on high-resolution images. The performance of GIF in stereo matching would be limited by the above two defects. To solve these problems, a novel fast gradient domain guided image filtering (F-GDGIF) is proposed. To be specific, halo artifacts are effectively alleviated by incorporating an efficient multi-scale edge-aware weighting into GIF. With this multi-scale weighting, edges can be preserved much better. In addition, high computational costs are cut down by sub-sampling strategy, which decreases the computational complexity from O(N) to O(N/s²) (s: sub-sampling ratio) To verify the effectiveness of the algorithm, F-GDGIF is applied to cost aggregation and disparity refinement in stereo matching algorithms respectively. Experiments on the Middlebury evaluation benchmark demonstrate that F-GDGIF based stereo matching method can generate more accuracy disparity maps with low computational cost compared to other GIF based methods.     

基于改进Census变换的局部立体匹配算法

针对基于传统Census变换的立体匹配算法鲁棒性差和精度不高的问题,提出一种基于改进Census变换的自适应权重立体匹配算法.首先,用Census变换窗口中邻域像素的中值来替换中心像素的灰度值,克服了邻域像素对中心像素的依赖;然后用自适应权重的方法分别计算匹配代价和进行立体匹配,得到初始视差;最后通过左右一致性校验和亚像素提精的方法得到稠密的视差图.实验结果表明,该算法有很强的鲁棒性和很高的匹配精度.     

多分辨率与视差梯度相结合的快速区域匹配

针对传统区域匹配算法中存在大量冗余计算,提出了一种多分辨率与视差梯度相结合的快速匹配算法。首先通过均值采样得到低分辨率图像对,再通过改进的视差梯度约束算法进行匹配得到低分辨率图像的视差图,最后引入盒滤波思想指导原始视差图的生成。实验表明,该快速匹配算法相对于传统的区域匹配算法,在改善精度的同时,减少了三倍以上运算时间。     

Discontinuity preserving disparity estimation with occlusion handling

In this paper, we propose a stereo matching algorithm based on distance transform to generate high-quality disparity maps with occlusion handling. In general, pixel intensities around object edges are smeared due to mixed values located between the object and its background. This leads to problems when identifying discontinuous disparities. In order to handle these problems, we present an edge control function according to distance transform values. Meanwhile, occluded regions occur, i.e., some portions are visible only in one image. An energy function is designed to detect such regions considering warping, cross check, and luminance difference constraints. Consequently, we replace the disparity in the occluded region with the one chosen from its neighboring disparities in the non-occluded region based on color and spatial correlations. In particular, the occlusion hole is filled according to region types. Experimental results show that the proposed method outperforms conventional stereo matching algorithms with occlusion handling.