基于圖像分割的快速立體匹配算法研究.pdf

1、雙目立體視覺充分模擬人類的雙眼感知場景中物體的空間距離，廣泛應(yīng)用于機(jī)器人導(dǎo)航、三維測量、人機(jī)交互等領(lǐng)域。立體匹配是立體視覺中最核心的問題之一。一方面弱紋理區(qū)域和遮擋/視差不連續(xù)區(qū)域的匹配準(zhǔn)確率仍需提高，另一方面，立體匹配算法需要適應(yīng)實(shí)際場景并滿足實(shí)時(shí)性的要求。本文針對這兩個(gè)方面的問題，深入研究了其中的圖像超像素分割方法、局部立體匹配方法和基于圖像分割的全局立體匹配方法，最終將所研究的算法成功地應(yīng)用于路面檢測中。主要的創(chuàng)新點(diǎn)和研究成果如下

2、：
　　(1)提出了一種基于能量方程的實(shí)時(shí)緊致超像素分割算法。通過定義一個(gè)新的能量方程使超像素具有同質(zhì)的顏色、規(guī)則的形狀和相似的大小。通過由粗到細(xì)的邊緣精細(xì)化方法來優(yōu)化能量方程，一方面避免優(yōu)化陷入局部極小，另一方面提高優(yōu)化的速度。最后在Berkeley數(shù)據(jù)庫中測試了所提出的方法，結(jié)果顯示該方法在分割精度上優(yōu)于最新水平的超像素分割方法。此外，該方法能夠在Intel i32.5-GHz CPU的單個(gè)核上實(shí)時(shí)地處理481x321的圖像。

3、
　　(2)提出了一種聯(lián)合邊緣保持濾波和動(dòng)態(tài)規(guī)劃的局部立體匹配方法。匹配值累積的過程類似于用動(dòng)態(tài)規(guī)劃的方法來優(yōu)化能量方程。通過邊緣保持濾波器將平滑約束集成到能量方程中，一方面使視差不連續(xù)處的匹配更準(zhǔn)確，另一方面放棄了傳統(tǒng)局部立體匹配算法中采用的正平面假設(shè)，使匹配值能夠在不同視差上進(jìn)行累積，從而更好地適應(yīng)實(shí)際場景中普遍存在的斜面和曲面。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，所提出方法不僅在Middlebury數(shù)據(jù)庫中的準(zhǔn)確率比當(dāng)前的局部方法高，而且對實(shí)景數(shù)

4、據(jù)庫KITTI具有適應(yīng)性。
　　(3)針對基于圖像分割的全局立體匹配，提出了一種由粗到細(xì)的視差優(yōu)化方法，通過構(gòu)造新的假設(shè)檢驗(yàn)?zāi)Ｐ?，融合超像素分割信息以解決弱紋理區(qū)域和遮擋區(qū)域的匹配問題。傳統(tǒng)的基于圖像分割的全局立體匹配方法將整個(gè)超像素限制在一個(gè)視差平面中，分割錯(cuò)誤將導(dǎo)致視差出錯(cuò)且無法校正。針對這個(gè)問題，文中將圖像分割為多層不規(guī)則金字塔，逐層重標(biāo)簽超像素進(jìn)行多尺度視差優(yōu)化。通過分裂初始超像素，然后優(yōu)化尺寸更小的超像素來校正圖像分割錯(cuò)