【摘要】：隨著圖像處理、通信以及視頻編碼等各種研究領(lǐng)域的不斷進(jìn)步,立體視頻的研究進(jìn)入了一個(gè)新的快速發(fā)展期。立體匹配技術(shù)是一種通過(guò)尋找同一場(chǎng)景在不同視角圖像中的相同點(diǎn)的一一對(duì)應(yīng)關(guān)系,并由此獲得視差圖,重建場(chǎng)景三維模型的技術(shù)�；仡櫧鼛资甑碾p目立體匹配的技術(shù)發(fā)展,早期的研究者逐點(diǎn)進(jìn)行分立的研究,意圖為每一個(gè)像素點(diǎn)找到其最佳匹配,然而結(jié)果卻并不理想。近年來(lái),隨著馬爾科夫隨機(jī)場(chǎng)理論的提出及其發(fā)展,其理論為計(jì)算機(jī)視覺(jué)領(lǐng)域和圖像處理領(lǐng)域提供了更好的研究工具。本文主要研究?jī)煞N目前較為主流的算法動(dòng)態(tài)規(guī)劃和置信傳播算法,并分別優(yōu)化,以期獲得更好的算法效果和更快的算法速度。本文分析了動(dòng)態(tài)規(guī)劃算法在立體匹配領(lǐng)域中的應(yīng)用,并根據(jù)動(dòng)態(tài)規(guī)劃的特性配合針對(duì)性的預(yù)處理和后處理步驟。該算法使用左右圖分別作為主視圖,計(jì)算匹配代價(jià)后迭代計(jì)算對(duì)應(yīng)的視差圖,修正誤匹配點(diǎn)后得到精確的視差圖。其中,計(jì)算匹配代價(jià)同時(shí)考慮像素相似度和紋理相似度,迭代過(guò)程使用動(dòng)態(tài)規(guī)劃算法,兼顧速度和精確度,并針對(duì)動(dòng)態(tài)規(guī)劃算法的條紋特性以及同一掃描線上的精確度不對(duì)等,使用插值優(yōu)化算法提取左右視差圖的高精度區(qū)域合成最終的視差圖。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,同傳統(tǒng)動(dòng)態(tài)規(guī)劃算法相比,基于插值優(yōu)化的動(dòng)態(tài)規(guī)劃立體匹配算法在遮擋區(qū)域表現(xiàn)優(yōu)異,并且依然保持不變的時(shí)間復(fù)雜度。本文提出了基于升降采樣的金字塔優(yōu)化的置信傳播算法。通過(guò)分析置信傳播算法的理論基礎(chǔ),針對(duì)置信傳播算法的大量冗余迭代所帶來(lái)的高時(shí)間復(fù)雜度和空間復(fù)雜度進(jìn)行了金字塔優(yōu)化,有效減少了算法占用的冗余空間和計(jì)算時(shí)間。本文提出了基于置信傳播的序列圖像快速立體匹配視差估計(jì)算法。序列圖像本身?yè)碛袔缀跻恢碌谋尘?在序列圖像的立體匹配中直接使用上一幀的視差圖作為當(dāng)前幀的迭代起始將會(huì)大大加快迭代的速度。實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明,該方案相比單幀圖像的置信傳播立體匹配,速度上有較大提升,同時(shí)算法效果并未下降。
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圖片說(shuō)明： 人類使用雙眼觀察實(shí)際空間中的物體時(shí)，空間中的物體反射可見(jiàn)光進(jìn)入左右眼的，逡逑在左右眼視網(wǎng)膜上成像，其中左眼視網(wǎng)膜上的圖像偏右，有眼視網(wǎng)膜上的圖像偏左。逡逑如圖２．１所示，圖中，Ａｌ，Ａ２等點(diǎn)所在的直線為eA示器的屏幕，ｘ軸為人眼所在的逡逑橫線，Ａ，Ｂ，Ｃ三點(diǎn)分別為投影在屏幕前，屏幕后以及屏幕上的前后景。由圖中所逡逑示可以發(fā)現(xiàn)：逡逑ｉ邋Ｌ逡逑ｙ逡逑＜Ｐ邋Ｂ逡逑／逡逑／逡逑ｊ逡逑Ａ１邋Ａ２逡逑－邋Ｉ邐＾邐ｊｙ￣逡逑＼＼邋Ａ逡逑／邋／逡逑＼邋＼逡逑＼邋／邋＼邋！逡逑邐ｒ邐１邐ｖ邐匕逡逑（－ｅ，０）邐（ｅ，０）逡逑圖２．１人眼立體視覺(jué)示意圖逡逑９逡逑
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圖片說(shuō)明： 逑圖３－１基于動(dòng)態(tài)規(guī)劃的最短路徑算法示例逡逑圖３－１為一張路徑圖，數(shù)字０－９表征的是不同的點(diǎn)位，點(diǎn)位之間連線上有數(shù)值表逡逑示路徑長(zhǎng)度，或稱為代價(jià)。為了尋找最短的從０到９的路徑，由于此處數(shù)據(jù)量較小，，逡逑可以使用枚舉法將所有的路線枚舉出來(lái)，依次計(jì)算每一條路線的長(zhǎng)度，從而找到最短逡逑路徑。不過(guò)枚舉的過(guò)程中有大量的重復(fù)計(jì)算的成分，而將重復(fù)計(jì)算的結(jié)果進(jìn)行儲(chǔ)存，逡逑反復(fù)調(diào)用便成為了動(dòng)態(tài)規(guī)劃的初步思路。逡逑使用動(dòng)態(tài)規(guī)劃解決這個(gè)叫題的一般思路如下：逡逑從終點(diǎn)倒推，我們記ｃｏｓｔ（ｎ）為該點(diǎn)到終點(diǎn)的最短路徑的路徑長(zhǎng)度，記ｍ逡逑點(diǎn)上逡逑ｃｏｓｔ（８）邋＝邋３邐（３－１）逡逑ｃｏｓｔ（７）邋＝邋７邐（３－２）逡逑以上兩式是顯而易見(jiàn)的，終點(diǎn)到點(diǎn)７，８的距離分別為３和７。逡逑ｃｏｓｔ（６）邋＝邋ｍｉｎ（ｃｏｓｔ（８）邋＋邋Ｃ６８，邋ｃｏｓｔ（７）邋＋邋Ｃ６７）邋＝邋ｃｏｓｔ（８）邋＋邋Ｃ６８邋＝邋８邋ｐａｔｈ［６］邋＝邋８逡逑（３－３）逡逑上式（３－３）表示６到終點(diǎn)的最短路徑從點(diǎn)６和點(diǎn)７之間的連線以及點(diǎn)６和點(diǎn)８之間逡逑的連線中選擇較小的一項(xiàng)。由于點(diǎn)６和點(diǎn)７不連通，故兩者的距離視為00。故選擇點(diǎn)逡逑６的上線為點(diǎn)８
【學(xué)位授予單位】：北京郵電大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TP391.41

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10 邱明R

本文編號(hào)：2515780