【摘要】：為提高雙目立體匹配的速度和精度,提出一種基于異構(gòu)多核構(gòu)架平臺(tái)實(shí)現(xiàn)的雙目立體散斑3維重建方案。在構(gòu)建雙目立體視覺模型基礎(chǔ)上,輔助投射白色散斑結(jié)構(gòu)光,然后采集散斑變形圖像并進(jìn)行極線校正。對(duì)傳統(tǒng)的ZNCC快速計(jì)算方法進(jìn)行改進(jìn),運(yùn)用零均值歸一化互相關(guān)函數(shù)(ZNCC)作為相關(guān)算法的匹配代價(jià)函數(shù),克服了傳統(tǒng)立體視覺算法對(duì)弱紋理區(qū)域重建效果較差的缺點(diǎn)。將該算法移植到異構(gòu)多核處理器Myriad2上,實(shí)現(xiàn)了物體快速高精度3維重建。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明借助異構(gòu)多核構(gòu)架處理器強(qiáng)勁的并行運(yùn)行能力,在不損失系統(tǒng)重建精度的前提下,使系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)間大大縮短,對(duì)系統(tǒng)的重建效率具有較大提升。
【圖文】：

系統(tǒng)的重建速度，本文先將傳統(tǒng)ZNCC算法進(jìn)行展開化簡(jiǎn)后轉(zhuǎn)化為ZNCC快速算法，并使用盒濾波器進(jìn)行加速處理。為進(jìn)一步提高處理速度，減小同名點(diǎn)搜索范圍，在相關(guān)性計(jì)算時(shí)使用網(wǎng)格匹配的二級(jí)搜索算法。即將極線校正后的左圖像劃分為小的區(qū)塊網(wǎng)格，并初步匹配得到對(duì)應(yīng)點(diǎn)所在的備選區(qū)間，然后在該區(qū)間內(nèi)計(jì)算該點(diǎn)最大相關(guān)值即可得到視差位置。以上步驟在本文中均在異構(gòu)多核嵌入式平臺(tái)Myriad2上完成，并通過UVC協(xié)議將視差圖和紋理圖像送至PC端，方便后續(xù)的紋理映射及補(bǔ)洞處理。1雙目散斑3維重建中相關(guān)方法1．1極線校正如圖1所示，根據(jù)對(duì)極幾何理論，左右兩視圖的光心連線必然與基線平行，3維空間中的點(diǎn)必然落在左右兩視圖的極線上，該極線與基線平行。右圖像中像素在左圖像中的匹配像素點(diǎn)位于與其縱坐標(biāo)值相同的直線上，即該像素所處的極線就是與其縱坐標(biāo)相同的橫向掃描線。極線約束將匹配對(duì)應(yīng)點(diǎn)的搜索區(qū)域從整幅圖像范圍內(nèi)壓縮至一條直線上，大大地減小了搜索范圍，提高了匹配速度和效率。因此需要先將左右兩視圖分別進(jìn)行極線校正后，再進(jìn)行匹配點(diǎn)搜索。圖1雙目立體極線幾何Fig．1Binocularimagingepipolargeometry極線校正過程首先通過標(biāo)定得到兩相機(jī)的內(nèi)外參數(shù)，，再將兩個(gè)攝像機(jī)繞各自的主點(diǎn)旋轉(zhuǎn)，使得旋轉(zhuǎn)后的兩個(gè)攝像機(jī)的焦平面共面，然后兩圖像再繞各自光心旋轉(zhuǎn)，并保證時(shí)兩幅圖像對(duì)應(yīng)點(diǎn)的極線在同一條水平線上。最后，分別在左右視圖中對(duì)應(yīng)極線的水平位置相同的直線上進(jìn)行搜索匹配點(diǎn)，即可計(jì)算得到視差圖像。圖2極線校正平面Fig．2Schematicdiagramofcalibrationplane1．2圖像匹配在立體匹配中，要計(jì)算左右兩幅圖像中匹配對(duì)應(yīng)點(diǎn)，就必須建立匹配點(diǎn)相似性的度量，即為匹配代價(jià)函數(shù)。因此，計(jì)算每對(duì)可能匹配點(diǎn)的匹配代

虼誘鉪餼枷穹段紕諮顧踔烈惶踔畢呱希嘞?大地減小了搜索范圍，提高了匹配速度和效率。因此需要先將左右兩視圖分別進(jìn)行極線校正后，再進(jìn)行匹配點(diǎn)搜索。圖1雙目立體極線幾何Fig．1Binocularimagingepipolargeometry極線校正過程首先通過標(biāo)定得到兩相機(jī)的內(nèi)外參數(shù)，再將兩個(gè)攝像機(jī)繞各自的主點(diǎn)旋轉(zhuǎn)，使得旋轉(zhuǎn)后的兩個(gè)攝像機(jī)的焦平面共面，然后兩圖像再繞各自光心旋轉(zhuǎn)，并保證時(shí)兩幅圖像對(duì)應(yīng)點(diǎn)的極線在同一條水平線上。最后，分別在左右視圖中對(duì)應(yīng)極線的水平位置相同的直線上進(jìn)行搜索匹配點(diǎn)，即可計(jì)算得到視差圖像。圖2極線校正平面Fig．2Schematicdiagramofcalibrationplane1．2圖像匹配在立體匹配中，要計(jì)算左右兩幅圖像中匹配對(duì)應(yīng)點(diǎn)，就必須建立匹配點(diǎn)相似性的度量，即為匹配代價(jià)函數(shù)。因此，計(jì)算每對(duì)可能匹配點(diǎn)的匹配代價(jià)函154工程科學(xué)與技術(shù)第49卷
【作者單位】： 四川大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院;
【基金】：國(guó)家重大儀器設(shè)備開發(fā)專項(xiàng)資助(2013YQ490879) 國(guó)家高技術(shù)研究發(fā)展計(jì)劃資助項(xiàng)目(2015AA016405) 四川省科技支撐計(jì)劃資助項(xiàng)目(2015GZ0256)
【分類號(hào)】：TP391.41

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本文編號(hào)：2544714