基于区域的立体匹配算法概要

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双目立体视觉区域局部匹配算法的改进及其实现

双目立体视觉区域局部匹配算法的改进及其实现

双目立体视觉区域局部匹配算法的改进及其实现作者:何人杰来源:《现代电子技术》2009年第12期摘要:匹配算法是双目立体视觉中关键技术之一。

这里讨论双目立体视觉区域局部匹配的相似性测度函数、局部相关匹配算法,并分析其复杂度,进而提出模板滑动的匹配算法。

在VC++平台上,通过双相机实验系统的标准测试图及实际场景图对所提方法进行验证。

分析和实验结果都表明了该改进算法的有效性和快速性。

关键词:双目立体视觉;区域相关;立体匹配;标准测试图中图分类号:TP391文献标识码:A文章编号:1004-373X(2009)12-068-03Improvement of Regional Related Match Algorithm forBinocular Stereo Vision and Its ImplementationHE Renjie(Electronics and Information School,Northwestern Polytechnica l University,Xi′an,710129,China)Abstract:Match algorithm is one of key techniques in the binocular stereo vision system.The similarity functions,the regional related match algorithms for Binocular stereo vision are discussed and the algorithmic complexity is analyzed.Moreover,a new improved regional related match algorithm by sliding pattern plate is proposed to decrease the matching time and a test software is designed by using VC++ and OPEN-CV.A number of experiments are carried out through the two-camera system and the standard test images as well as practical sense images.The analytical and experimental results show that the improved method is effective and its matching time is decreased greatly.Keywords:binocular stereo vision;regional related;stereo match;standard test image0 引言立体视觉是计算机视觉的一个重要分支,主要研究如何借助成像技术从图像中获取场景中物体的三维信息[1-3] 。

特征点立体匹配算法

特征点立体匹配算法

特征点立体匹配算法全文共四篇示例,供读者参考第一篇示例:特征点立体匹配算法是计算机视觉领域一个重要的研究方向,它主要用于解决立体视觉中的三维重建问题。

在立体视觉中,我们通常会使用两个或多个摄像头来拍摄同一个场景,然后通过立体匹配算法来计算出图像中每个像素点的深度信息,从而实现对场景的三维重建。

在立体视觉中,特征点是图像中具有独特性质的像素点,通常通过局部特征描述子来描述。

特征点立体匹配算法的核心思想是通过在图像中提取特征点,并通过这些特征点之间的匹配关系来计算出像素点的深度信息。

特征点的提取和匹配是整个算法的关键步骤,下面我们将分别介绍这两个方面。

特征点的提取是指在图像中寻找具有独特性质的像素点,这些点在不同图像中具有相似的位置和特征描述子。

常见的特征点提取算法包括SIFT、SURF、ORB等。

这些算法都能够提取出图像中具有独特性质的像素点,并生成描述这些特征点的局部特征描述子。

在立体匹配算法中,我们通常会使用这些特征点来进行匹配,从而计算出图像中像素点的深度信息。

特征点的匹配是指在两幅图像中找到具有相似特征描述子的特征点,并建立它们之间的对应关系。

常见的特征点匹配算法包括最近邻匹配、RANSAC算法等。

在立体匹配算法中,我们通常会通过计算特征点之间的距离或相似性来确定它们之间的匹配关系,然后通过这些匹配关系来计算出像素点的深度信息。

特征点立体匹配算法在三维重建领域有着广泛的应用,例如在机器人导航、三维建模、虚拟现实等领域。

通过对图像中特征点的提取和匹配,我们可以实现对场景的精确重建,从而为机器人导航、虚拟现实等应用提供有力的支持。

第二篇示例:特征点立体匹配算法是计算机视觉领域中一种重要的算法,用于解决立体视觉中的匹配问题。

在立体视觉中,通过两个摄像头或者两个视点获取的图像来获取景深信息。

而特征点立体匹配算法则是一种通过提取图像中的特征点,然后在两个图像中找到相互对应的特征点,从而得到图像的对应关系,从而计算出景深的算法。

gc立体视觉匹配原理

gc立体视觉匹配原理

gc立体视觉匹配原理
GC(Graph Cuts)立体视觉匹配是一种基于图论的立体匹配方法。

它的基本原理是利用图论中的最小割/最大流算法来求解立体匹配问题。

在立体视觉中,两个或多个摄像机从不同的角度拍摄同一场景,然后通过匹配对应像素点来恢复三维信息。

匹配过程可以使用多种算法,其中GC算法是一种比较常用的方法。

GC算法的基本思想是将立体匹配问题转化为图的最小割问题,通过求解最小割来得到最优的匹配结果。

具体来说,GC算法将左、右两幅图像分别视为源点和汇点,它们之间的匹配关系可以用一条有向边来表示。

边的权重代表了两个像素点之间的相似度或差异度。

然后,通过最小割算法找到一条路径,使得路径上的边的权重之和最小,同时满足左右两边的像素点按照路径顺序匹配。

GC算法的优点在于它能够处理复杂的场景和光照变化,并且能够得到连续且平滑的视差图。

但是,它也存在计算复杂度较高、对噪声敏感等缺点。

为了提高匹配精度和降低计算复杂度,一些改进的GC算法被提出,如基于区域生长的GC算法、基于动态规划的GC算法等。

双目视差计算虚像距离的方法

双目视差计算虚像距离的方法

双目视差计算虚像距离的方法双目视差计算是一种常用的立体视觉方法,用来估算图像中物体的距离。

它通过分析两个图像之间的视差来确定物体的相对位置。

在数字图像处理和计算机视觉领域,双目视差计算被广泛应用于立体匹配、三维重建和智能驾驶等领域。

双目视差计算的基本原理是利用人类双眼之间的视差来感知深度。

我们的两只眼睛观察到的是略有不同的图像,这种差异被称为视差。

视差越大,表示物体离我们越近;视差越小,表示物体离我们越远。

因此,通过测量双目图像之间的视差,我们可以得到物体到虚像的距离。

现在我们来介绍一种常用的双目视差计算方法:立体匹配算法。

它的核心思想是将左右两幅图像进行匹配,找到对应的图像点对,然后通过计算它们之间的视差来估算物体的距离。

首先,我们需要对左右两个图像进行预处理。

这包括图像的去噪、边缘检测和特征提取等步骤。

然后,我们使用特征匹配算法在左右两个图像中找到对应的特征点。

常用的特征点匹配算法包括SIFT(尺度不变特征变换)和SURF(加速稳健特征)等。

接下来,我们需要确定特征点之间的对应关系。

这通常被称为立体匹配。

立体匹配算法有很多种,其中最经典的是基于区域的立体匹配算法。

该算法将图像分割为不重叠的区域,然后在每个区域中寻找匹配点。

常用的区域匹配算法包括块匹配和灰度相关性匹配等。

最后,根据特征点之间的对应关系,我们可以计算出它们之间的视差。

视差的计算可以使用简单的像素级差异、基于区域的灰度差异或基于图像梯度的方法。

视差的值与物体的距离成反比,因此我们可以通过一些数学模型将视差转换为物体到虚像的距离。

在实际应用中,双目视差计算还面临一些挑战,比如光照变化、纹理缺失和遮挡等。

为了克服这些问题,研究人员提出了许多改进的算法,包括基于深度学习的方法和结合其他传感器的多模态视差计算等。

总结一下,双目视差计算是一种有效的方法来估算物体的距离。

立体匹配算法是双目视差计算的基础,通过特征提取、特征匹配和立体匹配等步骤来计算视差。

基于弱纹理检测及视差图融合的立体匹配

基于弱纹理检测及视差图融合的立体匹配
t he wi n d o w ma t c h i n g a l g o r i t h m a nd be l i e f pr o p a g a t i o n a l g o r i t h m a r e a d o pt e d t o r e s pe c t i v e l y c a l c u l a t e t h e d i s pa r i t y ma p f o r t h e o r i g i n a l i n p u t i ma g e a nd t h e i ma g e a f t e r t he i mp r o v e d e p i po l a r d i s t a n c e t r a n s f o r ma t i o n. At l a s t , t h e i n i t i a l d i s p a r i t y ma p s c a l c ul a t e d f r o m t h e o r i g i n a l a n d t h e t r a n s f o r me d i ma g e p a i r s a r e f us e d a c c o r d i ng t o t he d e t e c t i o n r e - s u i t s o f t he l o w— t e x t u r e r e g i o ns : a nd t he s y n c h r o n o us o p t i ma l ma t c h i n g o f t he l o w- t e x t u r e r e g i o n s a nd t h e t e x t u r e r 输人 图像 的颜 色( 灰度 ) 变 化情况 检测 出弱纹理 区域 , 然后 基 于这一检 测结果 , 对输 入 图像 对 应用改进的极线距离变换算法 , 以提高弱纹理 区域像 素的可区分性 , 接着 , 采用窗 口匹配算法 和置信 度传播算法 分别对原 始输 入 图像和极线距离变换后 的图像计算 视差 图谱 , 最后 , 以弱纹理检测 的结果 为基 准 , 对这 2张视差 图谱进行融合 , 以实现在 弱纹

基于半全局和全局算法的立体匹配研究

基于半全局和全局算法的立体匹配研究

基于半全局和全局算法的立体匹配研究摘要:传统的基于像素点的匹配算法常常是算出初始匹配代价后直接采用贪心策略求取视差,虽然速度较快,但往往是局部最优的,以至精确度很低。

针对这一问题,目前策略主要有:(1)半全局优化算法:扫描线算法和动态规划算法;(2)全局优化算法:置信度算法和图割算法。

本文旨在通过详细讨论这四种算法原理本质,算法步骤与算法运行,从而深刻分析各自的优点与缺点,为进一步改进其不足,进而研究新的算法打下基础。

关键词:半全局优化,全局优化,扫描线,动态规划,置信度,图割 一.立体匹配介绍图像的立体匹配即给定同一场景的两幅图像,寻找同一场景点投影到图像中的像素之间的对应关系。

根据考虑的是基于像素点的还是基于区域块,可以分为基于像素点的匹配与基于区域的匹配。

立体匹配算法通常是通过构建能量函数试图获得图像的某些全局性质,即全局能量最小化,但通常很难获得能量函数的全局最小化,鉴于此,很多学者更倾向于寻找局部小的求解.然而在一般情形下,局部小不能带来任何的全局性,所以匹配效果较差,准确率较低,基于像素点的匹配就是一种局部小的解,所以若想提高精度,研究的多是一种半全局或全局优化策略的区域匹配算法。

立体匹配的通常包括以下四步:1) 图像预处理(Preprocessing)—由于拍摄照片的时候难免会有传感器的噪声(sensor noise )和光度的扭曲(photometric distortions )而这都会对视差的计算带来严重影响,常用的解决方法有,高斯拉普拉斯滤波(Laplacian of Gaussian (LoG) filtering )[1]直方图均衡化(Histogram Equalization/Matching),中值滤波 (Subtraction of meanvalues computed in the neighbours of each pixel)[2]双边滤波(Bilateral filtering)[3]。

考虑图像边界的分块立体匹配算法

考虑图像边界的分块立体匹配算法
( c a et f l toi Ifr t na dC nrl n er g Gl O t nn e rnc nomai n o to E  ̄nei , ., oE c o n U i ri f eh ooy Luh u550 , hn ) nv s yo c nlg , i o 06 C ia e t T z 4
间物理点在不同视点下的两幅投影图像中的映像点 对 应起 来 , 过 提取 匹配基 元 , 立基 元 间 的对应 关 通 建 系找 出互相 匹 配的基 元 , 计 算 匹 配 基元 之 间 的位 并 移 得 到基元 的视 差 。基 于 区域 的立体 匹配 算法 比较 匹配点 周 围领域 窗 口之 间 的相 似 性确 定 匹配 点 , 其 中常 用 的 相 似 性 度 量 因 子 有 像 素 灰 度 差 绝 对 值 (AD 、 S ) 零均 值像 素 灰度 的绝 对 值 和 ( S D) 像 素 ZA 、 灰度差的绝对值平方和 (S ) J上述算法可以 S D 等 , 获得浓密的视差图, 但噪声影响和算法 的计算复杂 度 问题 限制 了该 算法 的应 用 。学者 们改 进算法 主要 是对匹配窗 口进行相应处理 , 文献 [ ] 3 通过加入权 值 模板 去除 噪声 的 同时 , 引入 颜 色 相 似性 提 高 匹 配 精度, 文献[ ] 4 先后采用粗略和精细匹配的方法去
Ab t a t I r e o o ti h f c ie p r l x o ma e o n a y a e n s r o mac i g a sr c : n o d r t b an t e e e t a al f i g s b u d r r a i t e t hn , n v a e ag r h o tr o ma c i g b lc i g i g s p e e t d F rt h ma e i d vd d i t c n e lo t m fs e th n y bo kn ma e wa r s n e . is ,t e i g s i ie n o e t r i e a e n o n a y a e c o d n r s — o d rs u t n o th n i d w a d t er n e o aalx ra a d b u d r r a a c r i gt c o s— b r e i a o f o t i ma c i g w n o n a g f l h p a

基于模板的图割立体匹配算法

基于模板的图割立体匹配算法

s i n g G r a p h c u t( T G C )w h i c h n e e d t h r e e s t e p s t o i m p l e me n t : t h e s e g m e n t a t i o n o f r e f e r e n c e i m a g e , d i s p a r i t y p l a n a r e s t i m a —
中图分类号 : T P 3 9 1
文献标识码 : A
文章 编 号 : 2 0 9 5— 2 1 6 3 ( 2 0 1 3 ) 0 5— 0 0 5 0—0 5
Te m pl a t e Ba s e d S t e r e o Ma t c h i n g Al g o r i t h m Us i n g Gr a ph Cu t s
0 引 言
近些年来 , 已有 越来越 多 的立体 匹 配算法 涌 现 出来 , 这 些算法 的基 本构架是 : 在 基元 相似 的条 件下 , 找 到一 种约 束 的匹配规则 进行最优搜索 , 并且保证这种 搜索 能最终找 到近 似 的最 优解 。但是立 体 匹配 问题 的解 决本 身 就存在 着模 糊 性, 比如 : 噪声干扰 、 弱纹 理区域 、 遮 挡区域 、 重 复纹理 区域和 深度不 连续性 。 立 体匹配 的算法 性 能依 赖 于 三个 因素 : 准 确 的 匹配 基
第 3卷 第 5期
2 0 1 3年 1 O月
智 能 计 算 机 与 应 用
I NTELLI GENT COMPUTER AND APPL I CAT I ONS
Vo 1 . 3 No . 5
0c t . 2 0 1 3
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OncuBilim Algorithm And Systems Labs. Vol.08, Art.No:04,(2008 Figure 13. Time consumed in calculations of the algorithms by a PC Some Remarks; - Considering E d images illustrated in the sub-figures marked (c, error energy is particularly higher at object boundaries, where the disparity is chancing sharply. Because, around the boundaries of the same objects in the stereo pair, there exist regions of which matcher isn’t found at the other image of stereo pair. (Occultation However, these regions reduce the reliability of the stereo matching algorithm, E d images can be used for detection object boundaries in machine vision applications. - Method using global error energy minimization by smoothing functions is seen to produce more reliable (See Figure 12 and smoother results. (See Figure 5, 6, 7 But, it is more time consuming for software implementation. Its iterative and simple nature based on repeating sum and squaring operations is rather convenient for hardware implementation (ASIC, FPGA with distributed computation architecture. Whereas, line growing method is faster for software implementations. - In the Figure 9 and 11, we present point status of line growing algorithm. Increasing VLG becomes the algorithm tolerant against the error energy and it results increasing line wide in regions and reduce the point in idle status. Therefore, higher VLG makes the disparity estimation smoother without additional cost of computation. - For the practical application of stereovision in robotic applications, quite smooth disparity estimation would be needed to make the robot vision robust against the faulty decisions in navigation operation. We suggest applying ~ median filtering on the d by a wide windows size in the practical applications. ~ In the Figure 14, 3D view derived from d obtained by global error energy ~ minimization by smoothing functions algorithm.d was smoothed by a median filter with 5x5 window size. 11OncuBilim Algorithm And Systems Labs. Vol.08, Art.No:04,(2008 ~ Figure 14. 3D view of median filtered d by 5x5 window size Conclusions: We have seen that global error energy minimization by smoothing functions method is more reliable but more time consuming. Better reliability and speed performance was obtained for 1x1 window size (Point matching in test of error energy minimization by smoothing function methods.Line growing method is more convenient for the sequential computing architectures because of promising higher speed. Filtering unreliable disparity estimation by average error thresholding was increased reliability of disparity map. Finally, median filtering with large window size makes the disparity and dept maps smoother. * Considering model defined by equations (5, (6, (7, (8 and (9; for a given α ′ ′ ≥ Rd . satisfying α ′ < α , it re sults Rd Proof: Lets take an α ′ satisfying α ′ < α and for the α ′ , we denote error energy ~ ~ ′ (i, j . According threshold by V ′e and denote error energy of the d ′(i, j by E d equation (9, we can write following relation, V ′e = α ′ ⋅ Mean( E d < Ve = α ⋅Mean( E d Propositions: ~ Although, one may find at least one (i, j point for which E d (i, j > V ′e and ~ ~ ~ ′ (i, j = ne , one never find any (i, j point for which E d ′ (i, j > Ve and E d (i, j = ne Ed 12OncuBilim Algorithm And Systems Labs. Vol.08, Art.No:04,(2008 as a result of elimination according equation (8. Therefore, considering equation (5, ′ ≥ Rd . we can state that Rd References: [1] C. Zitnick and T. Kanade, A Cooperative Algorithm for Stereo Matching and Occlusion Detection, tech. report CMU-RI-TR-99-35, Robotics Institute, Carnegie Mellon University, October, 1999. [2] H. H. Baker and T. O. Binford, 1981, "Depth from edge and intensity based stereo," In Proc. of the 7th International Joint Conference on Artificial Intelligence, Vancouver, 1981, pp. 631-636. [3] S. T. Barnard and M. A. Fischler, "Stereo Vision," in Encyclopedia of Artificial Intelligence. New York: John Wiley, 1987, pp. 1083-1090. [4] D. Scharstein and R. Szeliski. “A taxonomy and evaluation of dense two-frame stereo correspondence algorithms.” International Journalof Computer Vision, 47(1/2/3:7-42, April-June 2002. [5] T.F. Chan, S. Osher, J. Shen, J, “The digital TV filter and nonlinear denoising”, Image Processing, IEEE Transaction, Vol.10, pp. 231-241, 2001. [6] R.C. Gonzalez, R.E. Woods, S.L. Eddins, “Digital Image Processing Second Edition” ,Prentice Hall, pp. 75-142, 2002. …to memory of my brother Serdar Onur Alagöz. 13。

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