基于前向搜索的快速视差范围估计方法

在立体匹配中,设置合理的视差搜索范围能够提高匹配的速度和精度。为此,提出了一种基于前向搜索的图像迭代细分方法用以估算视差范围的上下限。将参考图像均分为若干个图像块,在对每一块的匹配过程中,采用前向搜索策略,对当前匹配块继续均分成若干子块,并对其子块进行相似度匹配。在计算视差范围上限时,用当前块的子块视差中的最大值来表示其视差值,找到视差最大的图像块后继续迭代细分,直到得到稳定的视差范围上限。在计算视差范围下限时,用当前块的子块视差中的最小值来表示其视差值,找到视差最小的图像块后继续迭代细分,直到得到稳定的视差范围下限。实验结果表明,采用前向搜索策略计算视差范围的方法,在搜索空间降低比率达到28.8%的同时能够达到98%的命中率,相较直接进行匹配误匹配率降低了47.4%,能够得到更精确的视差范围。     

基于多策略融合的亚像素精度立体匹配研究

为了减少亚像素立体匹配中存在的错误匹配以及提高匹配精度,提出基于多策略融合的亚像素精度立体匹配方法。通过以下三个步骤实现:原图像插值处理结合基于最小生成树代价聚集策略估计分数视差;给出新的视差搜索范围确定关系,减少匹配代价计算;在大片低纹理区域引入视差平面拟合细化视差,在亚像素精度上平滑,减少错误匹配。实验表明,算法有效地将匹配精度提高到亚像素级,同时减少了错误匹配。     

基于自适应权重的遮挡信息立体匹配算法

针对传统局部立体匹配算法在深度不连续区域误匹配率高的问题,提出一种基于自适应权重的遮挡信息立体匹配算法。首先,采用左右一致性检测算法检测参考图像与目标图像的遮挡区域;然后利用遮挡信息,在代价聚合阶段降低遮挡区域像素点所占权重,在视差优化阶段采用扫描线传播方式选择水平方向最近点填充遮挡区域的视差;最后,根据Middlebury数据集提供的标准视差图为视差结果计算误匹配率。实验结果表明,基于自适应权重的遮挡信息匹配算法相对于自适应权重算法误匹配率降低了16%,并解决了局部立体匹配算法在深度不连续区域误匹配率高的问题,提高了算法的匹配精确性。     

一种利用动态规划和左右一致性的立体匹配算法

立体匹配是计算机视觉领域研究的一个重要课题,为了得到准确、稠密的视差图,提出了一种利用动态规划和左右一致性的立体匹配算法。该算法首先分别以左、右图像为基元图像,计算各自的视差空间图像,在视差空间图像上利用动态规划,计算得到左视差图和右视差图;然后通过使用左右视差图之间的一致性关系,消除误匹配点,得到较为准确的部分视差图;最后利用视差图的顺序约束关系,给出未匹配视差点的搜索空间计算方法,并利用一种简单有效的方法来计算这些点的视差值。在一些标准立体图像对上所做的实验结果表明,该算法效果良好。     

基于秩空间的二次立体匹配

提出了一种基于秩空间的区域立体匹配算法。首先对立体图像进行秩（rank）变换,将图像从灰度空间变换到秩空间,消除因噪声和两个摄像机参数不一致产生的干扰,再根据自然视频序列每幅图像多数景物景深变化不大的事实,把视差分解为全局视差与局部视差之和,在秩空间进行二次立体匹配：先在最大窗口内估计全局视差,然后在这个最大窗口内采用块匹配方式进行二次匹配求各点的实际视差。该二次立体匹配算法有效地消除了误匹配,提高正确匹配率。实验结果证明,提出的算法优于传统的基于区域的立体匹配方法。     

采用高斯混合模型及树结构的立体匹配算法

针对传统立体匹配算法无法同时为图像边缘和低纹理区域提供一个合适大小的聚合窗口而导致匹配精度较低的难题,提出一种结合高斯混合模型及最小生成树结构的立体匹配算法。通过图像初始视差、像素颜色及距离信息将图像分为初始若干区域及待分割候选像素;基于高斯混合模型并行迭代更新各区域参数,得到最终的分割;在各分割上建立最小生成树计算聚合值求取视差;通过邻域内的有效视差修正误匹配点,获取精度较高的稠密视差图。与其他算法相比,该算法能有效降低误匹配率,尤其在深度不连续区域的匹配效果显著改善。     

基于PatchMatch的半全局高效双目立体匹配算法

近年来双目立体匹配技术发展迅速,高精度、高分辨率、大视差的应用需求无疑对该技术的计算效率提出了更高的要求。由于传统立体匹配算法固有的计算复杂度正比于视差范围,已经难以满足高分辨率、大视差的应用场景。因此,从计算复杂度、匹配精度、匹配原理等多方面综合考虑,提出了一种基于PatchMatch的半全局双目立体匹配算法,在路径代价计算过程中使用空间传播机制,将可能的视差由整个视差范围降低为t个候选视差(t远远小于视差范围),显著减少了候选视差的数量,大幅提高了半全局算法的计算效率。对KITTI2015数据集的评估结果表明,该算法以5.81%的错误匹配率和20.2 s的匹配时间实现了准确性和实时性的明显提高。因此,作为传统立体匹配改进算法,该设计可以为大视差双目立体匹配系统提供高效的解决方案。     

提取轮廓图背景控制点的立体匹配算法

针对动态规划匹配算法的误匹配与狭窄遮挡物问题,提出一种在轮廓图中提取背景控制点的立体匹配算法,在立体图像对的轮廓图中选择背景控制点,利用动态规划在视差空间图像中搜索最优路径,根据视差约束以及狭窄遮挡物的判定公式完善视差图。仿真实验结果表明,该算法能够降低在视差不连续区域匹配上的误匹配率。     

一种基于彩色分割的改进DSM视差匹配算法

提出了一种改进的视差匹配算法.采用基于图像彩色分割的自适应权重方法,提高了DSM算法中像素点显著性估计的准确度,降低了视差匹配的误匹配率;并利用同一彩色区域的像素视差的相关性,缩小了视差匹配的搜索范围,减少了视差匹配的运算量.使用Middlebury网站的标准测试图像对文中的视差匹配算法进行了评估,实验结果表明,提出的视差匹配算法与DSM算法相比,降低了误匹配率,并且提高了运算速度.     

三种测度融合的加权引导滤波匹配算法

针对立体匹配算法中,census变换在弱纹理区域具有较好效果,但忽略了图像的灰度信息,造成在重复纹理区域匹配效果不理想,提出了一种改进的census变换。在初始匹配代价阶段,设计了一种在census变换的基础上融合互信息和梯度信息的相似性测度算法。在代价聚合阶段,采用自适应权重引导滤波聚合策略。最后,通过视差计算、视差优化得到最终的视差图。在VS2015软件平台上对Middlebury网站上提供的标准测试图进行实验,实验结果表明,所提算法能够得到较为准确的视差图,平均误匹配率为5.29%,可以满足三维重构的需要。     

一个两级迭代体视匹配算法

本文给出了一个两级迭代体视匹配算法.算法以单个△2G通道输出中那些可因相似的 方向连接成段的零交为匹配基元.第一级受体视Marr-Poggio内聚性的视差平滑性规则的 控制,第二级由第一级的输出驱动并受体视Mayhew-Frisby形状连续性的视差连续性规则控 制,从而使匹配结果具有在上述两个体视一般物理约束意义上的局部和全局一致性.文中给 出了实验结果.     

均值偏移的多视点视差估计新方法

针对多视点视频编码视差估计计算量大的特点,提出一种基于均值偏移的多视点视差估计方法。在时空域上,分析了视差矢量和运动矢量的相关性,计算了预测视差矢量,确定了视差匹配的初始搜索位置。将该位置作为均值偏移迭代计算的初值,在参考帧中完成宏块的最佳匹配。通过实验表明：新方法与全搜索算法相比,在率失真性能降低甚微的情况下编码时间降低了94%以上;和快速搜索算法相比,新方法编码时间降低10%以上,率失真性能获得提高。     

加权视差能量模型

由于人左右眼间距的存在,使得同一空间物体在左右眼视网膜上的投影存在位置差异,称之为视差. 左右眼视网膜获取的信息最初在初级视皮层（Ⅴ1区）进行融合,该区域有大量对视差敏感的神经元.关于它们的视差选择特性,目前比较公认的计算模型是视差能量模型,然而该模型却无法解释Ⅴ1区神经元对反相关随机点立体图（Anti-correlated random dot stereograms,aRDS）的响应要比对随机点立体图的 响应弱这一神经生理学发现.为此,本文提出了一种加权视差能量模型:首先,利用左右眼感受野内的信号差异对神经元的响应能量进行调制,然后再结合神经元之间的相互作用来计算细胞群响应,从而得到图像视差.本文旨在探索基于神经生理学的视差计算方法,主要贡献有:1）加权视差能量模型能够很好地解释Ⅴ1区神经元对反随机点立体图的响 应比随机点立体图响应弱的生理特性;2）加权视差能量模型的视差计算结果精度比现有基于神经生理学的模型 更高,甚至高于一些传统的计算机视觉方法.     

Calculating Dense Disparity Maps from Color Stereo Images, an Efficient Implementation

This paper presents an efficient implementation for correlation based stereo. Research in this area can roughly be divided in two classes: improving accuracy regardless of computing time and scene reconstruction in real-time. Algorithms achieving video frame rates must have strong limitations in image size and disparity search range, whereas high quality results often need several minutes per image pair. This paper tries to fill the gap, it provides instructions how to implement correlation based disparity calculation with high speed and reasonable quality that can be used in a wide range of applications or to provide an initial solution for more sophisticated methods. Left to right consistency checking and uniqueness validation are used to eliminate false matches. Optionally, a fast median filter can be applied to the results to further remove outliers. Source code will be made publicly available as contribution to the Open Source Computer Vision Library, further acceleration with SIMD instructions is planned for the near future.     

Contextual Inference in Contour-Based Stereo Correspondence

Standard approaches to stereo correspondence have difficulty when scene structure does not lie in or near the frontal parallel plane, in part because an orientation disparity as well as a positional disparity is introduced. We propose a correspondence algorithm based on differential geometry, that takes explicit advantage of both disparities. The algorithm relates the 2D differential structure (position, tangent, and curvature) of curves in the left and right images to the Frenet approximation of the (3D) space curve. A compatibility function is defined via transport of the Frenet frames, and they are matched by relaxing this compatibility function on overlapping neighborhoods along the curve. The remaining false matches are concurrently eliminated by a model of “near” and “far” neurons derived from neurobiology. Examples on scenes with complex 3D structures are provided.     

新的单目立体视觉的视差图的获得方法

在立体视觉中,视差间接反映物体的深度信息,视差计算是深度计算的基础。常见的视差计算方法研究都是面向双目立体视觉,而双焦单目立体视觉的视差分布不同于双目视差,具有沿极线辐射的特点。针对双焦单目立体视觉的特点,提出了一种单目立体视差的计算方法。对于计算到的初步视差图,把视差点分类为匹配计算点和误匹配点。通过均值偏移向量（Mean Shift）算法,实现了对误匹配点依赖于匹配点和图像分割的视差估计,最终得到致密准确的视差图。实验证明,这种方法可以通过双焦立体图像对高效地获得场景的视差图。     

基于视差矢量特点的视差估计快速算法

视差估计是立体视频压缩中的一项关键技术。针对极线校正算法存在的不足,提出了一种基于视差矢量特点的快速视差估计算法。算法分析了平行摄像机与会聚摄像机系统中视差矢量特点,并根据它们的特点通过三步搜索来确定最佳匹配块。分别在分辨率640×480与1280×720两种素材中进行了实验,实验结果表明,与JMVC中的TZ搜索算法相比,所提算法能够在保证图像质量与压缩效率基本不变的前提下,有效缩短编码时间,提高编码效率。由于所提算法不再进行极线校正,所以不会产生极线校正算法存在的问题。     

冗余离散小波变换立体视差估计及DSP实现

立体图像技术将是未来多媒体发展的重点方向,其中视差估计是立体图像处理的关键,针对目前视差估计方法的不足,提出了一种基于冗余离散小波变换的视差估计算法。首先对参考图像进行冗余小波变换,提取特征点,然后根据特征点在目标图像进行视差估计。实验表明该算法能有效获得视差矢量,视差匹配后能得到良好的重建图像。同时在TI公司的多媒体器件DM642上进行了实验。结果表明,提出的设计方案具有实时可行性,并较有效地减少了运算复杂性。     

Binocular stereo algorithm based on the disparity-gradient limit and using optimization theory

A new algorithm for stereo matching is presented, based on the idea of imposing a limit on disparity gradients allowed in the matched image. The matching problem will be expressed as one of maximizing a certain function, subject to constraints. Standard methods from optimization theory may then be used to find a solution.     

联合运动估计的多视点视频视差估计新方法

针对多视点视频编码中运动估计和视差估计运算量大的特点,提出了一种联合运动估计的多视点视频视差估计方法。在时域上对每个视点的宏块的运动状态建立 Kalman 滤波器,预测当前宏块的运动矢量。在运动估计基础上结合空域信息,分析了视差矢量和运动矢量的几何关系,计算了当前宏块的视差矢量。实验结果表明,本文方法和全搜索算法及快速算法相比,在大幅节省了编码时间基础上又提高了率失真性能。