一种基于改进双向动态规划的立体匹配方法
【专利摘要】本发明涉及一种基于改进双向动态规划的立体匹配方法，包括以下步骤：S01：修正自适应加权代价函数；S02：利用修正后的自适应加权代价函数，以构建新的全局能量函数；S03：利用构建的全局能量函数，采用改进后的双向动态规划算法来搜索视差点匹配路径；S04：采用滤波方法和遵循三个可靠性准则去除孤立的错误视差点；S05：获得最终的稠密视差图。本发明所采用的三个可靠性准则大大加快了错误匹配点的剔除，图像全局匹配的精确度相对较高，能够将误匹配率降低到7%以下，同时制定了新的列向平滑约束项策略，在降低误匹配率和减少“条纹”瑕疵方面有显著的改善效果。
【专利说明】—种基于改进双向动态规划的立体匹配方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及立体匹配算法领域，尤其是一种基于改进双向动态规划的立体匹配方法。
【背景技术】
[0002]立体视觉技术是人们通过研究生物捕获物体三维空间信息的视觉系统而发展起来的一门重要的3D显示技术，即通过借助多方位地拍摄目标图像，并合成目标的深度视差信息，以完成空间目标的立体场景信息重建。
[0003]由匹配约束对象的差异性，通常将立体匹配算法划分为两类，一种是针对像素局部小邻域来制定约束策略的局部匹配算法，这类算法易于操作、运行速度快，但在遮挡区域的匹配效果较差；针对这一问题，一些学者提出了另一种全局匹配算法，即通过对整幅图像进行全局约束，相较而言，此类算法能够实现较低的误匹配率，但计算的复杂度较高。
[0004]全局匹配算法主要包括:动态规划、图切割和置信度传播等。此类匹配算法由于计算复杂度比较高，导致算法无法达到实时性的要求。因此在实时性要求较高的情况下，一般会选用动态规划算法，动态规划是全局算法中一种较典型的优化方法，它避免了非确定多项式问题，同时具有匹配效果良好、运行效率较高的特点。
[0005]Birchfield等人提出将列向匹配度较高的区域视差衍射到低匹配区域的做法，该算法虽然实现了较快的运行速率，但扫描线间的视差结果较差，另外在算法优化部分可能会造成错误视差扩散到全局的不利影响；Gong and Yang则提出了一种提高二通道DP算法可靠性的做法，即通过在垂直和水平两个方向上分别进行动态规划计算搜索路径，该算法确保了较高的匹配精度，但须要借助编程图形显示卡来获取视差图的实时效果；另外Leung等人提出了一种迭代动态规划算法，其通过多次迭代算法，来增强视差图的连续性，而导致的较长运行时间不利于实验操作。目前，这些动态规划算法皆有一个较为明显的不足，即视差图容易出现横向的“条纹”瑕疵，究其原因是缺少行、列方向上连续视差结果的融合，另外一些算法虽然能够确保较高地运行速率，但立体匹配精度相对较低，或是提高了精度，但算法的实时性不太理想。
【发明内容】
[0006]有鉴于此，本发明的目的是提供一种基于改进双向动态规划的立体匹配方法，目的是为了解决现有动态规划算法所获取视差图中出现的“条纹”瑕疵和高误匹配率的问题。
[0007]本发明采用以下方案实现:一种基于改进双向动态规划的立体匹配方法，其特征在于，包括以下步骤:
501:修正自适应加权代价函数；
502:利用修正后的自适应加权代价函数，以构建新的全局能量函数；
S03:利用构建的全局能量函数，采用改进后的双向动态规划算法来搜索视差点匹配路
径；504:采用滤波方法和遵循三个可靠性准则去除孤立的错误视差点；
505:获得最终的稠密视差图。
[0008]在本发明一实施例中,所述的修正自适应加权代价函数所构建新的初始代价函数
为:
【权利要求】
1.一种基于改进双向动态规划的立体匹配方法，其特征在于，包括以下步骤: S01:修正自适应加权代价函数； S 02:利用修正后的自适应加权代价函数，以构建新的全局能量函数； S03:利用构建的全局能量函数，采用改进后的双向动态规划算法来搜索视差点匹配路径; S04:采用滤波方法和遵循三个可靠性准则去除孤立的错误视差点； S05:获得最终的稠密视差图。
2.根据权利要求1所述的一种基于改进双向动态规划的立体匹配方法，其特征在于:所述的修正自适应加权代价函数所构建新的初始代价函数为:. T
3.根据权利要求1所述的一种基于改进双向动态规划的立体匹配方法，其特征在于:所述步骤S02构建的全局能量函数中平滑约束项的修正公式为:
4.根据权利要求1所述的一种基于改进双向动态规划的立体匹配方法，其特征在于:所述改进后的双向动态规划算法，其中针对数据约束项所制定的奖励策略有:情况.1，若列方向初始视差梯度变化存在有错误的视差值点时，其赋值沿用原值；情况2，若在列方向初始视差梯度未出现异常的情况下，而在行动态规划中能够得到匹配的视差值点，那么其值赋予大的奖励值；情况3，其他视差值点则使用小的奖励值，具体表达式为:
5.根据权利要求4所述的一种基于改进双向动态规划的立体匹配方法，其特征在于:所述r取值为7。
6.根据权利要求1所述的一种基于改进双向动态规划的立体匹配方法，其特征在于:所述去除孤立的错误视差点所遵循的三个可靠性准则为:(I)若该像素点上下领域像素的视差值相等，则赋予该点视差值与上下临域点一致；(2)若该像素点左右领域像素的视差值相等，则赋予该点视差值与左右领域点一致；(3)若该像素点周围领域点的视差值都不相等，则赋予该点视差值为其领域所有点的视差值均值。
【文档编号】G06T7/00GK103942810SQ201410197814
【公开日】2014年7月23日 申请日期:2014年5月12日 优先权日:2014年5月12日
【发明者】郭太良, 姚剑敏, 徐胜, 林金堂, 林志贤, 叶芸 申请人:福州大学