【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及计算机视觉，尤其涉及一种基于十字匹配块与视差插值的立体匹配方法。
技术介绍
1、立体匹配通过检测双目视觉图像的匹配像素对，计算得到相应的视差值，广泛应用于双目测距、三维建模、导航定位等领域。局部立体匹配算法是利用单一像素点的亮度绝对值误差、梯度绝对值误差等相似性度量函数作为自身的匹配代价来求取视差，虽然算法速度快，但像素点视差的误匹配率较高。yoon提出了自适应权值概念，促进了基于立体匹配自适应算法发展。iveel等人提出了基于区域生长的自适应窗口的匹配算法，提高了视差不连续区域的匹配精度。
2、对于全局立体匹配，intille首次将的动态规划算法(dynamicprogramming，dp)用于解决立体匹配中视差优化问题，但视差图中存在条纹效应；veksle等人利用水平树结构替代原始的水平扫描线，优化了动态规划算法；利用图割(graph cut，gc)作为优化视差标签的核心算法，如li等人提出的pmsc匹配方案，以及taniai等人提出的localexp立体匹配算法。
3、hirschmüller提出了半全局立体匹配算法(semi-global matching，sgm)，该算法结合了局部算法和与全局算法的优点，mei等人提出ad-census算法，改进了十字交叉域代价聚合方式，弱纹理区域的处理效果好。
4、michael bleyer等人提出了pms(patch match stereo)算法，该算法的主要思想是对每一个像素计算一个独立的最优3d视差空间平面，用于匹配的支撑窗
5、立体匹配算法通常利用方形匹配块逐像素进行特征匹配以计算视差，并且计算视差整个过程中不能确定最大视差范围，对视差图像的生成质量和执行效率产生不利影响；同时，现有技术中的图像显示装置，显示功能单一，防护效果较差；因此，设计一种基于十字匹配块与视差插值的立体匹配方法是很有必要的。
技术实现思路
1、本专利技术解决的问题在于提供一种基于十字匹配块与视差插值的立体匹配方法，提供了基于十字匹配块与视差插值的立体匹配方法，对视图图像中较少的非插值点的像素采用十字匹配块进行特征匹配，以降低传统的利用方形匹配块逐个像素计算视差的时间成本；通过少量等间距分布的规则点计算整体视差变化趋势，以较少的时间成本确定最大视差；对顶点的视差值变化大的子区域，进行子区域细分操作以增加边缘点，对边缘点进行特征匹配以计算视差，对视图图像中较多的插值点的像素进行双线性插值计算视差值；以极少的时间成本，生成质量较好的视差图像。
2、为了实现上述目的，本专利技术采用了如下技术方案：
3、一种基于十字匹配块与视差插值的立体匹配方法，包括以下步骤：
4、s1，在左视图或右视图的x和y方向上等间隔设置规则点，对于视图规则点，利用十字匹配块，计算视图的整体视差变化趋势，得到视图整体最大视差，同时得到规则点的视差，步骤如下；
5、步骤一，设视图的像素为nx0×ny0个，设置像素间距为d(通常d为4、6、8或更多个像素)，得到视图的规则点为nx1×ny1个，nx1、ny1分别约为nx0、ny0的1/d；设置规则点的视差hi初始值为0，通过十字匹配块计算得到的匹配代价为ci(0≤i<nx1×ny1)，此时，视图整体最大视差初始值为0；变量k、h初值为0，参数t设为16或更大的值；
6、步骤二，迭代计算：h＝h+1，通过十字匹配块计算规则点视差为h的匹配代价为c′i(0≤i<nx1×ny1)；若c′i<ci，则ci＝c′i，hi＝h；计算此时规则点的视差hi为h的个数nh，上一次迭代计算的规则点的视差hi为h-1的个数nh―1，依次类推，n0＝nx1×ny1(规则点个数)；若h―k<t，转到步骤二执行，否则，若满足式(1)，则视图整体最大视差为s，转到step 2执行，否则，k＝(k+h)/2，转到步骤二执行；
7、
8、其中：k<s≤h，nk、nk+1、nk+2、…、ns-1、ns分别为当h等于k、k+1、k+2、…、s-1、s时，规则点视差等于k、k+1、k+2、、s-1、s的个数，通常设置β为0.1；
9、s2，以规则点或边缘点为顶点的子区域，计算子区域的4个顶点视差变化量，若超过阈值，子区域向下细分，生成4个更小的子区域，若新的子区域的顶点不是规则点，则上述顶点即为边缘点，即在视差变化大的视图图像区域中，增加更多边缘点，边缘点利用十字匹配块通过winner takes all方法进行视差计算，其视差搜索范围通过其邻近规则点视差范围进行限定，以提高时间效率；
10、s3，基于上述视图图像的子区域，对插值点进行双线性插值，先对子区域边界上的插值点进行视图图像x方向线性插值，再对其它的插值点进行y方向线性插值；
11、s4，基于上述s1-s3，分别对左视图和右视图图像，生成相应的视差图像，根据左或右视差图像中视差不一致的像素进行空洞标记，对上述空洞像素的视差进行修复，生成质量更好的左右视差图像。
12、优选的，所述步骤s1中，十字匹配块的长度la和lb是图像轴方向上顶点的最长和最短距离，lb远小于la；十字匹配块可以分为5个子部分b0、b1、b2、b3、b4，得到匹配代价为cb0、cb1、cb2、cb3、cb4，则十字匹配块的匹配代价为cb0+cb1+cb2+cb3+cb4，十字匹配块的中心像素即为参考像素或匹配点像素；通常的匹配块的边长为la；当la参数相等时，十字匹配块的匹配代价计算时间远小于通常的匹配块；通常，对于规则点匹配计算，la为50个像素，lb为3个像素，对于边缘点匹配计算，la为35个像素，lb为3个像素。
13、优选的，视图图像中规则点和边缘点是非插值点，利用十字匹配块通过winnertakes all方法计算视差值；插值点通过双线性插值计算视差值。
14、优选的，所述步骤s2中，子区域的4个顶点是规则点或边缘点，4个顶点视差di变化量δd，通过式(2)表示：
15、
16、其中，当δd大于设定阈值时，通常设为0.3，进行上述子区域细分计算，以增加相应的边缘点；所述边缘点增加过程中，wta算法视差搜索的范围，分别以其邻近规则点的视差值的最小值和最大值，为上述搜索范围的下限和上限，缩小了视差搜素范围，以提高执行时间效率。
17、优选的，所述步骤s3中，视图图像x方向上插值点视差的线性插值利用式(3)进行增量计算：
18、hi+1＝hi+δhx (3)
19、其中：对于x方向上距离其最近的规则点或边缘点之间的插值点的视差hi、hi+1，其视差增量x2、x1(x2>x1)是上述规则点或边缘点的像素序号，是上述规则点或边本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于十字匹配块与视差插值的立体匹配方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种基于十字匹配块与视差插值的立体匹配方法，其特征在于，所述步骤S1中，十字匹配块的长度La和Lb是图像轴方向上顶点的最长和最短距离，Lb远小于La；十字匹配块可以分为5个子部分B0、B1、B2、B3、B4，得到匹配代价为cB0、cB1、cB2、cB3、cB4，则十字匹配块的匹配代价为cB0+cB1+cB2+cB3+cB4，十字匹配块的中心像素即为参考像素或匹配点像素。
3.根据权利要求1所述的一种基于十字匹配块与视差插值的立体匹配方法，所述步骤S2中，子区域对应的4个规则点或边缘点视差di变化量Δd，通过式(2)表示：
4.根据权利要求1所述的一种基于十字匹配块与视差插值的立体匹配方法，其特征在于，所述步骤S3中，视图图像x方向上插值点视差的线性插值利用式(3)进行增量计算：
5.根据权利要求1所述的一种基于十字匹配块与视差插值的立体匹配方法，其特征在于，所述S2中，视图图像通过图像显示装置进行显示；所述图像显示装置包括防护基座(1
6.根据权利要求5所述的一种基于十字匹配块与视差插值的立体匹配方法，其特征在于，所述防护基座(1)的端面中央开设有文件槽，所述防护基座(1)的外侧端面贴合安装有防刮软垫。
7.根据权利要求5所述的一种基于十字匹配块与视差插值的立体匹配方法，其特征在于，所述防护基座(1)的底部端面通过合页安装有物料台板(6)，且物料台板(6)的顶部端面一侧设置有操作面板(7)。
8.根据权利要求5所述的一种基于十字匹配块与视差插值的立体匹配方法，其特征在于，所述调节组件(5)包括安装臂架(51)、第一电动旋转座(52)、第一随动架(53)、第一电动气缸(54)、第一活塞推杆(55)、第二随动架(56)、第二电动旋转座(57)、安装基座(58)和防滑底垫(59)，所述安装臂架(51)通过螺栓固定安装在安装侧架(4)的外部一侧，且安装臂架(51)的另一端底部连接安装有第一电动旋转座(52)，所述第一电动旋转座(52)的底部端面固定安装有第一随动架(53)，所述第一随动架(53)的内部中央固定安装有第一电动气缸(54)，且第一电动气缸(54)的一端中央连接安装有第一活塞推杆(55)，所述第一活塞推杆(55)的另一端固定安装有第二随动架(56)，所述第二随动架(56)的底部端面中央连接安装有第二电动旋转座(57)，且第二电动旋转座(57)的底部端面固定安装有安装基座(58)，所述安装基座(58)的一侧端面贴合安装有防滑底垫(59)，且安装基座(58)和防滑底垫(59)的端面四周均开设有安装定位孔。
...【技术特征摘要】
1.一种基于十字匹配块与视差插值的立体匹配方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种基于十字匹配块与视差插值的立体匹配方法，其特征在于，所述步骤s1中，十字匹配块的长度la和lb是图像轴方向上顶点的最长和最短距离，lb远小于la；十字匹配块可以分为5个子部分b0、b1、b2、b3、b4，得到匹配代价为cb0、cb1、cb2、cb3、cb4，则十字匹配块的匹配代价为cb0+cb1+cb2+cb3+cb4，十字匹配块的中心像素即为参考像素或匹配点像素。
3.根据权利要求1所述的一种基于十字匹配块与视差插值的立体匹配方法，所述步骤s2中，子区域对应的4个规则点或边缘点视差di变化量δd，通过式(2)表示：
4.根据权利要求1所述的一种基于十字匹配块与视差插值的立体匹配方法，其特征在于，所述步骤s3中，视图图像x方向上插值点视差的线性插值利用式(3)进行增量计算：
5.根据权利要求1所述的一种基于十字匹配块与视差插值的立体匹配方法，其特征在于，所述s2中，视图图像通过图像显示装置进行显示；所述图像显示装置包括防护基座(1)、显示器(2)、显示支架(3)、安装侧架(4)、调节组件(5)和辅助显示组件(8)，所述防护基座(1)的顶部通过合页固定安装有显示支架(3)，且显示支架(3)的内部固定安装有显示器(2)，所述防护基座(1)的另一侧端面中央固定安装有安装侧架(4)，且安装侧架(4)的外侧设置有调节组件(5)，所述防护基座(1)的另一侧两端均设置有辅助显示组件...
【专利技术属性】
技术研发人员：蔡鹏，马义超，赵吉庆，凌祥安，王余万，
申请(专利权)人：江苏航空职业技术学院，
类型：发明
国别省市：
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