一种基于距离和色彩差异的立体匹配方法组成比例

本发明专利技术公开了一种基于距离和色彩差异的立体匹配方法，其中计算一个视差值下当前匹配对的匹配代价的步骤具体为：1）构建支持窗口；2）分层步骤；3）分别确定左图中k层像素层的距离权重和右图中k层像素层的距离权重；4）分别确定左图中k层像素层的色彩权重和右图中k层像素层的色彩权重；5）确定当前视差值下（wsize2-1）个周围像素匹配对在RGB空间的差异值；6）根据距离权重、色彩权重和差异值计算得到当前匹配对p、q的匹配代价。本发明专利技术的基于距离和色彩差异的立体匹配方法，以层为单位计算相关权重的值，相对于每一个像素单独计算而言，计算量减小。且同时考虑了距离权重的影响和色彩差异的影响，从而使得最终得到的视差值结果较精确。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及计算机视觉领域中的立体匹配方法，特别是涉及。
技术介绍
立体匹配技术，是指针对同一景物从不同视点拍摄的图片，找到图片像素点之间的对应关系。立体匹配是目前计算机视觉研究中的一个难点和热点，在许多计算机视觉领域中，如三维重构(3D reconstruction)、基于图像的绘制Gmage Based Rendering)，低空突防、机器人导航、虚拟现实等方面都有着广泛的应用。立体匹配方法即是要计算待处理的左图像中每一像素点的视差值，根据计算的视差值在相应的右图像中确定左图像中每一像素点的匹配像素点。现有的立体匹配方法主要有两种，即全局立体匹配方法和区域立体匹配方法(A Taxonomy and Evaluation of Dense Two-Frame Stereo Correspondence Algorithms)。全局立体匹配方法有很高的准确性，但是计算量比较大。相对而言，区域立体匹配方法简单，计算量较低，但是准确性相对较低。设定左图像中当前待匹配的像素点为p，坐标为(X，y)，视差值为d，则右图像中对应的匹配像素点q，坐标为(x+d，y)。区域立体匹配方法中，一般是先设定一个视差值取值范围drange的大小，然后依次取视差值d为取值范围中的值0，1，2，……，drange，计算在各视差值下当前匹配对P、q的匹配代价，最后比较各视差值下的匹配代价，确定匹配代价最小时对应的视差值作为左图像中当前待匹配的像素点P的视差值，重复上述步骤从而计算出左图像中每一个像素点的视差。从上述步骤中可知，匹配方法中如果每一次确定匹配代价时需要的计算量小，精确度高，则匹配方法的计算量就小，最终得到的视差值也较精确。然而，现有的区域立体匹配方法中，计算匹配代价时，对支持窗口中每一个像素的影响因子均是单独计算，使得计算量非常大，甚至超过了一些全局立体匹配算法。同时考虑的影响因子均是单一的距离影响因子，或者色彩影响因子，计算匹配代价时考虑的信息较少，使得精确度也不高。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是弥补上述现有技术的不足，提出，计算量较小，同时得到的视差值结果也较精确。本专利技术的技术问题通过以下的技术方案予以解决，用于确定出左图中当前待匹配像素点P 在右图中的对应匹配像素点q，构造当前匹配对P、q ；包括以下步骤计算取视差值取值范围内的各视差值时当前匹配对的匹配代价，比较各视差值下的匹配代价，确定匹配代价最小时对应的视差值作为当前匹配对中左图中当前待匹配的像素点P的视差值；其中，计算一个视差值下当前匹配对的匹配代价的步骤具体为1)构建支持窗口 在左图中构建以当前待匹配的像素点P为中心，边长为《size的正方形支持窗口 ；在右图中构建以对应匹配的像素点q为中心，边长为wsize的正方形支持窗口 ；其中，正方形支持窗口边长wsize的大小由用户根据待处理的左图的图像大小进行设定，为奇数；2)分层步骤在所述左图支持窗口中，将像素点P周围的像素划分为k层由内至外包围中心像素点P的正方形的像素层；在所述右图支持窗口中，将像素点q周围的像素划分为k层由内至外包围中心像素点q的正方形的像素层；其中，分层得到的像素层数k=^； (wsiZe-l);3)分别确定左图中k层像素层的距离权重Wlsl、Wls2、……、W1M、……、Wlsk和右图中k层像素层的距离权重W2sl、W2s2、……、W2sm、……、W2sk;4)分别确定左图中k 层像素层的色彩权重Wlel、W1。2、……、Wl。m、……、Wlek和右图中k层像素层的色彩权重 W2cl、W2。2、……、W2。m、……、W2。k;5)确定当前视差值下由左图支持窗口中的中心像素点ρ 周围的(Wsize2-I)个周围像素点Pi与对应的右图中的中心像素点q周围的(Wsize2-I)个周围像素点Cli构成的(Wsize2-I)个周围像素匹配对Pi、Qi在RGB空间的差异值e CpijQi); 6)根据步骤3得到的距离权重、步骤4得到的色彩权重和步骤5得到的差异值计算得到当前匹配对P、q的匹配代价。本专利技术与现有技术对比的有益效果是本专利技术的基于距离和色彩差异的立体匹配方法，计算匹配代价时将支持窗口中的周围像素分层划分，设定支持窗口中的每一层像素都有相同的权重值，从而以层为单位计算相关权重的值，相对于每一个像素单独计算而言，计算量减小。同时，本专利技术计算匹配代价时， 同时考虑了距离权重的影响和色彩差异的影响，利用的左右图像中的信息较多，从而使得最终得到的视差值结果较精确。附图说明图1是本专利技术具体实施方式中的立体匹配方法中计算匹配代价的流程图； 图2是本专利技术具体实施方式中的左右图分层划分后的示意图。具体实施例方式下面结合具体实施方式并对照附图对本专利技术做进一步详细说明。，用于确定出左图中当前待匹配像素点 P在右图中的对应匹配像素点q，构造当前匹配对P、q。基本构思也是基于区域立体匹配方法，包括计算取视差值取值范围内的各视差值时当前匹配对的匹配代价，比较各视差值下的匹配代价，确定匹配代价最小时对应的视差值作为当前匹配对中左图中当前待匹配的像素点P的视差值。本具体实施方式的立体匹配方法中，每一次计算一个视差值下当前匹配对P、q的匹配代价的步骤流程图如图1所示，为Ul)构建支持窗口 在左图中构建以当前待匹配的像素点P为中心，边长为wsize的正方形支持窗口 ；在右图中构建以对应匹配的像素点q为中心，边长为wsize的正方形支持窗口。其中，正方形支持窗口边长wsize的大小由用户根据待处理的左图的图像大小进行设定，为奇数。一般支持窗口边长wsize的取值较小，同时为便于后续分层，所以一般设为奇数，本具体实施方式中取wsize=7。U2)分层步骤在所述左图P的支持窗口中，将像素点P周围的像素划分为k层由内至外包围中心像素点P的正方形的像素层；在所述右图Q的支持窗口中，将像素点q周围的像素划分为k层由内至外包围中心像素点q的正方形的像素层，分层得到的像素层数k= — (wsize—1)。 2本具体实施方式中，左右图分层后的示意图如图2所示，由于支持窗口边长wsiZe=7，因此分层后得到k= ^ (wsize-1)= - (7-1) =3层，即左图中最内层P1，中间层P2和最外层P3，右图中最内层Q1，中间层Q2和最外层Q3。设定中心像素点的左标为(x， y)，则最内的第一层像素层Pl，Ql有八个像素分别为(x，y+l)，(x，y-l)，(χ_1，y+1)， (x-l,y-l)，(x+l，y+l)，(x+1，y-1) , (x+1, y)，(x_l，y)。依次可知中间的第二层像素层 P2，Q2有十六个像素，最外的第三层像素层P3，Q3有二十四个像素。U3)分别确定左图中k层像素层的距离权重Wlsl、Wls2、……、Wlsm、……,Wlsk ^P 右图中k层像素层的距离权重W2sl、W2s2、……氣、……爲。本具体实施方式中，依据公式1计算得到第m层像素层的距离权重Wsm。公式1为权利要求1.，用于确定出左图中当前待匹配像素点 P在右图中的对应匹配像素点q，构造当前匹配对P、q;包括以下步骤计算取视差值取值范围内的各视差值时当前匹配对的匹配代价，比较各视差值下的匹配代价，确定匹配代价最小时对应的视差本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：王好谦，吴勉，徐秀兵，戴琼海，
申请(专利权)人：清华大学深圳研究生院，
类型：发明
国别省市：