【摘要】：小基高比立體視覺(jué)可以解決傳統(tǒng)立體視覺(jué)在城市地區(qū)高程測(cè)量的遮擋和幾何畸變問(wèn)題,但是視差的計(jì)算必須達(dá)到亞像素級(jí)才可以彌補(bǔ)因基高比減小帶來(lái)的高程精度損失,因此高精度亞像素級(jí)的立體匹配技術(shù)是小基高比立體視覺(jué)的關(guān)鍵。本文針對(duì)小基高比立體匹配問(wèn)題展開(kāi)研究,在深入分析小基高比立體視覺(jué)模型的基礎(chǔ)上,提出一種基于圖像分割的快速小基高比立體匹配方法。該方法分為整像素級(jí)匹配,視差圖優(yōu)化,亞像素級(jí)匹配三個(gè)基本步驟。三個(gè)步驟之間逐級(jí)遞進(jìn),由粗到精的實(shí)現(xiàn)了小基高比立體匹配。為了提高匹配的準(zhǔn)確率與精度,本文采用了基于圖像分割的立體匹配框架。在整像素級(jí)匹配步驟,利用分割信息增強(qiáng)相同區(qū)域內(nèi)像素點(diǎn)之間的相互支撐;在視差圖優(yōu)化步驟,利用分割信息為弱紋理區(qū)域擬合視差平面模型;在亞像素級(jí)匹配步驟,利用分割信息自適應(yīng)調(diào)節(jié)相位相關(guān)窗口。本論文的主要工作及創(chuàng)新點(diǎn)歸納如下:(1)針對(duì)小基高比立體像對(duì)的整像素級(jí)匹配問(wèn)題,提出一種基于分割交叉樹(shù)與模糊邏輯的多尺度立體匹配方法。首先通過(guò)下采樣方式構(gòu)建立體像對(duì)的多尺度圖像金字塔,然后將原始的立體像對(duì)由RGB色彩模式轉(zhuǎn)換為HSL色彩模式,在頂層尺度空間中利用HSL色彩模式下的基于模糊邏輯的匹配代價(jià)函數(shù)計(jì)算初始匹配代價(jià),并利用分割交叉樹(shù)方式聚合匹配代價(jià),接下來(lái)根據(jù)WTA策略計(jì)算當(dāng)前尺度空間的視差圖,最后在上層尺度空間的視差指導(dǎo)下由粗到精的求解最終整像素級(jí)視差圖。該方法具有較高的匹配效率及準(zhǔn)確率,且對(duì)光照變化具有魯棒性,可以為高精度亞像素級(jí)的小基高比立體匹配提供準(zhǔn)確的初始整像素級(jí)視差。(2)針對(duì)初始整像素級(jí)視差圖中弱紋理區(qū)域的誤匹配問(wèn)題,提出一種基于多級(jí)圖像分割的視差優(yōu)化方法。首先利用多級(jí)圖像分割技術(shù)將立體像對(duì)中的弱紋理區(qū)域分割為一系列互不重疊的圖像區(qū)域,然后為每個(gè)分割區(qū)域計(jì)算初始視差,再以初始視差為基礎(chǔ)計(jì)算每個(gè)分割區(qū)域的視差平面模型,最后將相似度較高的相鄰視差平面合并。該方法可以判斷視差圖中的弱紋理區(qū)域,并且針對(duì)該區(qū)域利用視差平面模型對(duì)其進(jìn)行擬合,改善弱紋理區(qū)域視差圖的質(zhì)量。(3)針對(duì)小基高比立體像對(duì)的高精度亞像素級(jí)匹配問(wèn)題,提出一種基于圖像分割與相位相關(guān)的亞像素級(jí)立體匹配方法。首先以整像素級(jí)視差為基礎(chǔ)建立同名像素點(diǎn)之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系,然后分別以左右同名像素點(diǎn)為中心,利用像素點(diǎn)所在分割區(qū)域作為約束條件,自適應(yīng)的選取同名像素點(diǎn)的相位相關(guān)窗口,再利用相位相關(guān)方法計(jì)算左右窗口的平移量,最后將初始的整像素級(jí)視差與平移量相加獲得最終的亞像素級(jí)視差結(jié)果。該方法可以自適應(yīng)的調(diào)節(jié)相位相關(guān)窗口的尺寸,避免相位相關(guān)峰值受到局部弱紋理特征的影響,具有較高的匹配精度和效率。本文提出基于圖像分割的快速小基高比立體匹配方法,通過(guò)整像素級(jí)匹配,視差圖優(yōu)化,亞像素級(jí)精確匹配三個(gè)步驟對(duì)立體像對(duì)進(jìn)行匹配,具有較高的視差精度和執(zhí)行效率,是一種快速準(zhǔn)確的小基高比立體匹配方案。
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工程大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TP391.41
【圖文】：

則針對(duì)小基高比立體像對(duì)的視差匹配精度必須達(dá)到亞像差。但是，目前的大部分立體匹配方法所達(dá)到的視差精度較低，在模式下，根本無(wú)法滿足地面目標(biāo)建筑物高程測(cè)量的需要。因此，小最重要也是最困難的技術(shù)就是實(shí)現(xiàn)高精度亞像素級(jí)的立體匹配。綜高比立體匹配技術(shù)對(duì)于城市地區(qū)高程測(cè)量具有重要的現(xiàn)實(shí)意義，可航天城市高精度立體測(cè)繪提供一種新的技術(shù)手段。(a) 大基高比立體像對(duì)(B/H=1)(a) Wide baseline stereo pair (B/H=1)

第 2 章 小基高比理論分析與立體匹配歸納立體模型假設(shè)立體像對(duì) L 和 R 之間僅存在水平位移，幾乎沒(méi)有幾何畸變這只有在小基高比立體視覺(jué)條件下才能滿足，而且隨著基高比 B /H 不斷得更加精確。但是當(dāng)基高比為 0 時(shí)則無(wú)法計(jì)算地表目標(biāo)高程，目前針對(duì)匹配的研究工作，通常將基高比選定在 0.05 左右進(jìn)行立體像對(duì)的制作[3-23(a) 大基高比立體像對(duì)(a) Wide baseline stereo pair

哈爾濱工程大學(xué)博士學(xué)位論文像的最大視差搜索范圍。圖像金字塔構(gòu)建方法有下采樣圖像金字塔，高斯圖像高斯圖像金字塔和小波圖像金字塔具有很好的信號(hào)重立體像對(duì)的匹配，原始大尺度的圖像本身是存在的而，高斯圖像金字塔和小波圖像金字塔在生成小尺度圖進(jìn)行卷積，因此其時(shí)間復(fù)雜度均高于下采樣圖像金字高的下采樣方式構(gòu)建多尺度圖像金字塔。構(gòu)建多尺度空1( , )( , ) ( , ) 4k km nI x y I m n = (2 x ,2 y ),(2 x + 1,2 y ),(2 x ,2 y + 1),(2 x + 1,2 y+ 1)}， ( , )kI x y 值。當(dāng)前層級(jí)的左圖像和右圖像的高度和寬度分別為1 ( k 為當(dāng)前層級(jí))，構(gòu)建尺度空間的方向是從下至上進(jìn)行匹配。多尺度空間的構(gòu)建如圖 3.2 所示。

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2787465