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双目视觉立体匹配方法和遮挡问题研究

作　者: 杨志荣
导　师: 张世辉
学　校: 燕山大学
专　业: 计算机应用技术
关键词: 双目视觉立体匹配动态规划能量代价函数遮挡检测
分类号: TP391.41
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

双目视觉是计算机视觉领域的一个重要研究方向,它通过模拟生物视觉,使计算机具有利用二维图像感知三维环境信息的能力。立体匹配作为双目视觉中最关键和最困难的部分,近年来备受国内外关注,其研究具有重要的理论意义和实用价值。因而本文从获取被观测场景的高精度稠密视差信息的角度出发,围绕双目视觉中的立体匹配和遮挡检测等关键技术和问题进行了深入研究。首先,从克服传统动态规划匹配算法产生的明显条纹状瑕疵的缺陷入手,提出了一种基于行列双向约束的动态规划立体匹配算法。该算法利用扫描线信息中所包含的视差不连续性和遮挡现象构造出一种新的全局能量代价函数;为了进一步有效解决扫描线行列双向上的视差不连续问题,基于此全局能量代价函数,又设计了全局优化策略来保证扫描线列方向上的视差平滑性。其次,针对立体匹配过程中的遮挡现象影响匹配精度的问题,提出了在构造出的能量代价函数的基础上,将遮挡约束和动态规划寻径相结合的方法来解决这一问题。该方法采用动态规划寻找最优路径来获得匹配点的视差和遮挡点信息,并利用视差一致性检验和遮挡像素视差填充等过程来实现对匹配过程中遮挡的检测和处理,从而得到稠密视差图。最后,为了验证本文所提的行列双向动态规划立体匹配算法以及遮挡检测方法的可行性和有效性,通过采用四组标准立体图像对来对视差进行求解,并结合实验效果和误匹配率指标,将本文算法与同类立体匹配算法进行了性能比较和分析。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-10
第1章绪论  10-18
  1.1 课题的研究背景  10-11
  1.2 课题的研究意义及应用前景  11-12
  1.3 国内外研究现状分析  12-16
    1.3.1 立体匹配研究现状  12-15
    1.3.2 遮挡问题研究现状  15-16
  1.4 论文的研究内容及结构安排  16-18
    1.4.1 研究内容  16-17
    1.4.2 结构安排  17-18
第2章立体匹配研究  18-28
  2.1 引言  18
  2.2 立体视觉基本原理  18-21
    2.2.1 极线几何  19-20
    2.2.2 标准双目立体几何  20-21
  2.3 立体匹配算法分类  21-27
    2.3.1 局部匹配算法  22-24
    2.3.2 全局匹配算法  24-27
    2.3.3 其他方法  27
  2.4 本章小结  27-28
第3章基于动态规划的立体匹配算法研究  28-40
  3.1 引言  28
  3.2 动态规划概述  28-32
    3.2.1 动态规划原理  28-31
    3.2.2 动态规划在立体匹配中的应用  31-32
  3.3 基于动态规划的立体匹配  32-36
    3.3.1 视差求解  32-34
    3.3.2 视差约束  34
    3.3.3 立体匹配的实现  34-36
  3.4 基于行列双向约束的立体匹配算法  36-39
    3.4.1 相似性测度函数  36
    3.4.2 全局能量代价函数的构造  36-37
    3.4.3 全局优化  37-39
  3.5 本章小结  39-40
第4章基于全局能量代价函数的遮挡检测  40-50
  4.1 引言  40
  4.2 立体匹配中的遮挡问题  40-44
    4.2.1 遮挡场景分析  40-42
    4.2.2 遮挡检测研究  42-43
    4.2.3 遮挡的处理  43-44
  4.3 基于能量函数的遮挡检测  44-48
    4.3.1 视差空间图像  44-45
    4.3.2 动态规划寻径  45-48
  4.4 遮挡处理及视差图优化  48-49
  4.5 本章小结  49-50
第5章算法实现及实验分析  50-57
  5.1 立体匹配算法评估方法  50-51
  5.2 实验结果及分析  51-57
    5.2.1 实验结果  51-53
    5.2.2 实验比较及分析  53-57
  5.3 实验结论  57
  5.4 本章小结  57
结论  57-60
参考文献  60-65
攻读硕士学位期间承担的科研任务与主要成果  65-66
致谢  66-67
作者简介  67

双目视觉立体匹配方法和遮挡问题研究

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