一種基于平面約束的深度圖像增強(qiáng)算法.pdf

1、近些年來(lái)，隨著深度相機(jī)的技術(shù)越來(lái)越成熟，深度圖像在生產(chǎn)實(shí)踐中得到了廣泛的應(yīng)用。由于深度圖像中每一個(gè)像素點(diǎn)不僅有顏色值，還有相應(yīng)的深度值，這為以前在計(jì)算機(jī)視覺(jué)和圖像處理等領(lǐng)域難以解決的問(wèn)題提供了一種新的思路和角度，給這些研究領(lǐng)域帶來(lái)了革命性的變化。
　　但是，由Kinect等深度相機(jī)產(chǎn)生的深度圖像存在著一些缺陷。這些深度圖像上的某些區(qū)域存在信息缺失，并伴有大量的噪聲。對(duì)這些深度圖像進(jìn)行預(yù)處理，得到一幅質(zhì)量較高的深度圖像，可以為后期更

2、好的處理提供良好的基礎(chǔ)。
　　本文首先總結(jié)了目前常見(jiàn)的兩種深度圖像增強(qiáng)算法，一種是基于濾波的方法，另一種是基于能量函數(shù)的方法，并比較了它們之間的優(yōu)缺點(diǎn)。在此基礎(chǔ)上，本文引入了平面約束的先驗(yàn)知識(shí)。因?yàn)槟壳吧疃葓D像應(yīng)用的場(chǎng)景大多是室內(nèi)場(chǎng)景，其中存在著大量的墻面、地面和桌面等平面構(gòu)成的物體。
　　在將平面約束的先驗(yàn)知識(shí)融入到現(xiàn)有的算法框架中時(shí)，本文提出了兩種不同的模型，分別如下:
　　第一個(gè)模型是帶有平面線約束的深度圖像增強(qiáng)

3、模型。該模型假設(shè)每一個(gè)中心像素點(diǎn)的深度值盡可能接近其鄰域中不同直線上的深度平均值。將平面線約束項(xiàng)加入模型后，得到了一個(gè)二次的能量函數(shù)，有唯一的閉合解，可以通過(guò)求解一個(gè)稀疏的線性方程組得到結(jié)果。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，平面線約束模型的效果比已存在的兩種常見(jiàn)的深度圖像增強(qiáng)算法有了一定的提高。
　　第二個(gè)模型是帶有平面擬合約束的深度圖像增強(qiáng)模型。該模型假設(shè)每一個(gè)像素點(diǎn)鄰域中的深度值應(yīng)該盡可能接近某一個(gè)最佳的平面。這個(gè)最佳的平面是通過(guò)擬合鄰域中所有

4、像素點(diǎn)的深度值得到的。該模型的能量函數(shù)中有兩種不同類(lèi)型的未知變量，沒(méi)有精確解，只能通過(guò)變量交替迭代的算法去求解。本文將最小化平面擬合約束模型的能量函數(shù)，分解為兩個(gè)容易求解的子問(wèn)題，交替求解這兩個(gè)子問(wèn)題，就可以得到該模型的近似解。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，無(wú)論是在客觀的數(shù)值比較上，還是主觀的視覺(jué)比較上，平面擬合約束模型的實(shí)驗(yàn)結(jié)果比以前的算法有了明顯的提高，達(dá)到了令人滿(mǎn)意的效果。
　　最后，本文總結(jié)了這兩個(gè)帶有平面約束先驗(yàn)的模型，并指出了未來(lái)可以