基于雙目立體視覺(jué)的數(shù)字圖像區(qū)域匹配算法研究.pdf

1、隨著計(jì)算機(jī)硬件技術(shù)的飛速發(fā)展以及高性能數(shù)字處理系統(tǒng)的逐漸普及，立體視覺(jué)，這一20世紀(jì)50年代興起的科學(xué)領(lǐng)域迎來(lái)了新一輪的研究熱潮。立體視覺(jué)是機(jī)器視覺(jué)的一個(gè)重要分支領(lǐng)域，具有極高的研究?jī)r(jià)值和廣泛的應(yīng)用前景。本文對(duì)立體視覺(jué)中最常見(jiàn)的水平雙目立體視覺(jué)系統(tǒng)以及水平雙目立體匹配技術(shù)做了研究。立體匹配算法通常分為兩大類，基于區(qū)域的立體匹配方法和基于特征點(diǎn)的立體匹配方法。基于區(qū)域的立體匹配算法獲得稠密視差圖，而基于特征的立體匹配算法法則獲得稀疏的視差

2、圖。本文僅研究基于區(qū)域的水平雙目立體匹配算法。
　　 一般認(rèn)為，基于區(qū)域的立體匹配算法可分為四步，代價(jià)函數(shù)的設(shè)計(jì)與計(jì)算、匹配區(qū)域內(nèi)代價(jià)的聚合、視差空間內(nèi)尋求代價(jià)函數(shù)的最優(yōu)解（局部最優(yōu)或者全局最優(yōu)）以及對(duì)視差圖的修正。本文以此四步作為研究順序與線索，分別進(jìn)行研究分析，最終形成對(duì)區(qū)域匹配算法的一般認(rèn)識(shí)。
　　 首先，全面了解攝像機(jī)鏡頭光學(xué)成像模型，深入理解數(shù)字圖像成像系統(tǒng)仿生人眼的原理。在此基礎(chǔ)上，研究并闡述立體視覺(jué)系統(tǒng)研究

3、方向與現(xiàn)狀，利用數(shù)學(xué)工具闡述雙目立體匹配原理以及其在立體視覺(jué)中的重要地位。其次，深入了解并介紹雙目立體匹配原理，以及經(jīng)典匹配算法所面臨的一系列病態(tài)的問(wèn)題，如何既快又準(zhǔn)確地解決這些問(wèn)題成為立體匹配算法研究的主要目的。然后，深入研究基于局部區(qū)域的匹配算法，研究了局部區(qū)域匹配算法的一般步驟，并對(duì)其中的匹配核心——相似性測(cè)度函數(shù)（又稱作匹配代價(jià)函數(shù)）作了總結(jié)與分析。利用濾波盒技術(shù)實(shí)現(xiàn)了對(duì)光照灰度變化不敏感的匹配代價(jià)函數(shù)NCC(Normalize

4、d Cross-Correlation)的快速算法以大幅減小常規(guī)經(jīng)典匹配算法的時(shí)間復(fù)雜度。并提出一種改進(jìn)的導(dǎo)函數(shù)衰減的匹配代價(jià)函數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)算法對(duì)噪聲魯棒性能的提升，并將其應(yīng)用于一種基于自適應(yīng)窗口的局部區(qū)域匹配算法中。再后，深入研究基于全局區(qū)域的匹配算法，總結(jié)并闡述了全局區(qū)域匹配算法的一般模型以及全局最優(yōu)的基本思想，并提出一種基于小波變換獲取輪廓輔助的雙動(dòng)態(tài)規(guī)劃立體匹配算法。最后，研究總結(jié)了區(qū)域匹配算法一般步驟的最后一步——視差圖的修正算法