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利用图像分割的基于图割理论的立体匹配算法的研究

作　者: 熊英
导　师: 胡春海
学　校: 燕山大学
专　业: 测试计量技术及仪器
关键词: 立体匹配图割网络流标号视差能量函数
分类号: TP391.41
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 428次
引　用: 3次
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内容摘要

在视觉检测技术中,图像匹配是一个关键步骤,即给定同一场景的两幅图像,寻找同一场景点投影到图像中的像素之间的对应关系。在立体视觉中,图像被同时从不同视角获得,匹配给出深度线索。在运动图像序列中,图像在不同时间获得,而匹配给出移动线索。与传统的算法(例如模拟退火法、M-估计法等)相比,图割算法不仅总体精度高,而且在不连续区域和低纹理区域的精度也比其它算法都高。即使有些算法(例如模拟退火法)的精度与图割算法的精度接近,但图割算法在优化过程中收敛更快。本文在对匹配算法作了深入研究的基础上,提出了一种利用图像分割的基于图割理论的立体匹配算法。首先把参考图分割成多个区域,然后用平面公式在一个分割中建立视差。视差模板是从初始视差分割中提取的。每一个分割被分配到精确的视差模板。构造一个全局能量函数,测量在像素和分割水准上的分配的品质,把匹配问题转化为能量函数最小化问题。然后利用网络流知识,通过构造网络,使能量与网络割的容量相联系。之后再利用基于图割理论的匹配算法,通过最大流-最小割定理(即一个网络的最大流量等于其最小割的容量)得出能量函数的最小化,从而实现对图像的匹配。实验表明,本算法对低纹理区域和接近视差边界区域有很好的匹配效果,同时,又解决了传统的基于全局算法中计算量过大,实时性不好的问题。因而,本算法能很好地满足高精度、高实时性要求。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-9
第1章绪论  9-19
  1.1 课题研究背景及意义  9-10
  1.2 立体匹配技术发展现状  10-18
    1.2.1 立体匹配的发展  11-15
    1.2.2 立体匹配的内容  15-17
    1.2.3 图像匹配的数学模型  17-18
  1.3 课题来源及研究内容  18-19
第2章图像匹配技术的基本理论  19-35
  2.1 图像匹配算法综述  19-21
  2.2 图像匹配技术  21-27
    2.2.1 匹配特征  21-23
    2.2.2 约束条件  23-24
    2.2.3 相似性测度  24-26
    2.2.4 匹配策略  26-27
  2.3 传统的匹配算法  27-33
    2.3.1 模板匹配算法  27-28
    2.3.2 幅度排序相关算法  28-29
    2.3.3 FFT 的相关算法  29-30
    2.3.4 不变矩匹配算法  30-31
    2.3.5 相位相关算法  31-33
  2.4 传统算法的缺点及引入图割理论的必要性  33-34
  2.5 本章小结  34-35
第3章基于图割理论的图像立体匹配  35-63
  3.1 引言  35-36
  3.2 立体匹配存在的问题  36-37
  3.3 图像分割  37-49
    3.3.1 图像分割的综述  37-40
    3.3.2 图像分割的算法  40-47
    3.3.3 本文图像分割算法  47-49
  3.4 基于图割的立体匹配  49-56
    3.4.1 图割理论  49-50
    3.4.2 模板计算  50-53
    3.4.3 网络的构造  53-54
    3.4.4 能量函数的最小化  54-56
  3.5 匹配策略  56-59
    3.5.1 全局最优搜索策略  56
    3.5.2 分层匹配策略  56-57
    3.5.3 基于层次化的匹配方法  57
    3.5.4 特征和区域联合匹配  57
    3.5.5 相似性测度  57-58
    3.5.6 本文匹配策略  58-59
  3.6 匹配点验证  59-60
  3.7 三维重构  60-62
  3.8 本章小结  62-63
第4章仿真实验与算法实现  63-77
  4.1 系统基本组成  63-66
    4.1.1 硬件环境  64-65
    4.1.2 软件环境  65-66
  4.2 算法实现及仿真实验  66-74
    4.2.1 算法流程  66-68
    4.2.2 实验一：本文算法对Tsukuba 图像的实验结果  68-69
    4.2.3 实验二：图割方法较其它方法的优越性  69-72
    4.2.4 实验三：不同图像用图割方法的比较  72-74
  4.3 影响精度的主要因素  74-76
    4.3.1 CCD 的系统误差  75
    4.3.2 光照影响  75
    4.3.3 匹配过程中的窗口选择  75-76
    4.3.4 数学转换导致的图像失真  76
  4.4 本章小结  76-77
结论  77-79
参考文献  79-84
攻读硕士学位期间承担的科研任务与主要成果  84-85
致谢  85-86
作者简介  86

利用图像分割的基于图割理论的立体匹配算法的研究

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