首页> 中文学位 >高分辨率近似纹理图像立体匹配技术研究
【6h】

高分辨率近似纹理图像立体匹配技术研究

代理获取

目录

声明

致谢

摘要

第1章 绪论

1.1 本章提要

1.2 立体视觉系统

1.3 研究背景及研究意义、研究内容和研究方案

1.3.1 研究背景及研究意义

1.3.2 研究目标和研究内容

1.3.3 研究方案

1.4 章节安排

1.5 本章小结

第2章 双目立体匹配技术概念、研究现状和研究趋势

2.1 本章提要

2.2 立体匹配基本问题

2.2.1 立体匹配定义及术语

2.2.2 立体匹配原理

2.2.3 如何求解立体匹配问题

2.2.4 立体匹配评价标准

2.3 立体匹配算法分类及研究现状

2.3.1 稀疏匹配

2.3.2 稠密匹配

2.4 立体匹配技术研究趋势总结

2.4.1 匹配基元的选择

2.4.2 局部法发展趋势

2.4.3 全局法发展趋势

2.4.4 加速计算技术

2.5 本章小结

第3章 高辨析力代价计算函数研究

3.1 本章提要

3.2 图像分割技术

3.2.1 Mean-Shift图像分割

3.2.2 基于图的分割

3.3 基于分割区域的Census代价计算

3.3.1 相关工作

3.3.2 算法描述

3.3.3 算法对比和实验

3.4 基于分割区域的自适应权重累积

3.4.1 相关工作

3.4.2 算法描述

3.4.3 算法对比和实验

3.5 算法分析

3.6 本章小结

第4章 基于置信度传播的全局优化算法

4.1 本章提要

4.2 立体匹配中的全局优化算法

4.3 使用双三次B样条拟合中间视差图像

4.3.1 相关工作

4.3.2 拟合过程

4.4 基于双三次B样条拟合的层次式置信度传播

4.4.1 相关工作

4.4.2 HBP算法分析与新方案提出

4.4.3 基于双三次B样条拟合的HBP

4.4.4 实验结果

4.5 基于异步消息传播的置信度传播

4.5.1 相关工作

4.5.2 算法描述

4.5.3 实验设计及结果

4.6 算法分析

4.7 本章小结

第5章 混合式快速立体匹配计算框架

5.1 本章提要

5.2 研究背景

5.3 相关工作

5.3.1 立体匹配算法并行化

5.3.2 加速的立体匹配算法

5.3.3 总结

5.4 计算框架设计和实现

5.4.1 特征点提取与匹配

5.4.2 基于图分割技术的图像分割

5.4.3 任务分解与分配

5.4.4 混合式立体匹配计算框架分析

5.5 实验结果

5.5.1 效率比较

5.5.2 精度比较

5.5.3 算法分析

5.6 本章小结

第6章 总结和展望

6.1 本文工作总结

6.2 未来工作展望

6.3 结束语

参考文献

攻读博士学位期间主要的研究成果

攻读博士学位期间主要参与的项目

展开▼

摘要

立体匹配是计算机视觉领域的重要研究课题之一,它试图从两张具有重叠区域的二维图像中寻找同名点,并将对应信息记录在一张视差图中,结合摄像机参数,即可从视差图恢复出参考图像的三维模型。如何根据立体图像对准确地计算参考图像的视差图是立体匹配的基本任务,也是基于立体图像对对场景进行三维重建的关键。
  随着计算机视觉技术的发展,双目立体匹配技术也在越来越多的行业中得到应用,如机器人测距、避障和考古行业中对文物和发掘场景的三维重建,本文研究即受到后者的启发。实践发现,摄自考古发掘现场的立体图像对有其特殊性,图像中包含大量接近土色的近似纹理区域。在这些区域,搜索范围中的待匹配点仍具有某些可区分的特征,但这需要应用分辨能力更强的代价匹配函数才能准确辨别。此外,为了得到分辨率更高的视差图,立体匹配过程也需要采用对应的高分辨率图像进行计算,而这些图像的分辨率可以达到数百万乃至千万像素,已经远远超出了传统立体匹配应用图像在十万至百万像素的级别。输入数据量的增加对立体匹配算法的计算速度提出了更高的要求,许多研究者已经意识到这个问题,开发计算效率更高的立体匹配算法也成为当前立体匹配研究的一个重要方向。
  本文将上述应用问题归纳为一类较为一般的学术问题—基于高分辨率近似纹理立体图像对的立体匹配问题,并从三个方面进行了研究:
  1.对具有更高辨析能力的代价匹配函数的研究。传统的代价匹配函数具有初始代价计算与代价累积两个阶段,其中代价累积阶段对于代价匹配函数的辨析能力具有决定性的作用。结合图像分割技术,本文提出了新的代价累积策略,并在两种不同类型的初始代价算子,Census变换和自适应支持权重策略上进行了测试,实验结果表明,本文提出的代价累积策略显著提高了代价匹配函数的辨析能力,在同类别代价匹配函数中达到了最低的平均误差率。
  2.对具有更好的平滑能力和适应能力的全局优化算法的研究。全局优化算法以马尔科夫-最大后验概率(MRF-MAP)框架为理论基础,通过求解一个能量函数来寻找每个位置的视差,置信度传播(Belief Propagation)是其中应用最广的优化方法。本文首先改进了经典的层次式置信度传播算法,在其中加入了基于B样条拟合的去噪与平滑模块,获得了更加平滑、精度更高的视差图;还提出了一种基于异步消息传递的置信度传播算法,算法在具有与经典置信度传播算法相当的收敛速度的基础上,具备更好的去噪能力,耗费的存储空间也更小。另外,基于异步消息传递的置信度传播方案,本文综合几种现有技术设计了一个完整的立体匹配算法并进行了实验,其平均误差率当时在标准测试集上排名第六。
  3.对具有可扩展性的混合式立体匹配方案的研究。本文首先分析了当前研究者对加速立体匹配算法的研究进展,然后设计了一种混合式立体匹配计算框架。框架采用了当前应用最广泛的立体匹配技术,如多核CPU和GPU加速技术,基于平面拟合的视差估计技术等,并将这些技术进行了有机的结合。使用本计算框架在局部和全局立体匹配算法上进行了测试,结果表明,本框架能够进一步提高局部立体匹配算法的计算速度,也能够有效降低全局立体匹配算法对于内存的峰值需求。同时,通过充分利用系统的多种计算资源,本框架也具有很高的扩展性。
  本文对基于高分辨率近似纹理图像对的立体匹配技术的研究涵盖了立体匹配技术当前的研究热点问题,并提出了行之有效的解决方案。实验结果表明,本文提出的多种解决方案是有效的,在基于标准数据集的测试中也取得了良好的效果。

著录项

相似文献

  • 中文文献
  • 外文文献
  • 专利
代理获取

客服邮箱:kefu@zhangqiaokeyan.com

京公网安备:11010802029741号 ICP备案号:京ICP备15016152号-6 六维联合信息科技 (北京) 有限公司©版权所有
  • 客服微信

  • 服务号