[发明专利]分段图像元素

说明书

技术领域

本发明一般涉及分段图像元素，特别涉及，但不限于，在计算机视觉中分段图像元素以限制用于立体匹配的关注容量。 

发明背景 

立体匹配是匹配立体图像对中相应像素或其它图像元素的问题。立体图像对包括同一场景的左图像和右图像，但其中这些图像是从不同观看位置(诸如在人类视觉场合下左眼和右眼)获得的。如果叠加左图像和右图像，左图像和右图像中对应像素(对应于被观看场景中相同位置的像素)间的距离被称为视差。该视差值提供了关于观看者离被观看场景中与匹配特定像素相对应点的相对距离的信息。在稠密立体场合下，即其中图像对中的所有像素都得匹配，匹配所有这些像素的任务在计算上是昂贵的，因为像素的可能组合数是巨大的。在稀疏立体的场合下，即其中诸如线、边、和更高阶特征的较大图像元素被匹配，可能的组合数减少了但计算仍是相当昂贵的。本发明具体地与稠密立体领域有关，虽然潜在地也可适用于稀疏立体的应用。 

在人类视觉方面，立体视觉在被称为Panum融合带的特定视差范围上操作。该带中的点被视觉上融合且其余的点则被看作为“双像的(diplopic)”，即具有双重视觉。Panum融合带可具有的视差范围小至视觉点的视差全容量程的二十分之一。 

本发明涉及用有限的深度或等效视差范围将立体匹配的计算限制到所关注容量的各种方法， 

本发明寻求提供一种将图像元素分段成前景和背景的方法，使得仅前景元素是立体匹配所关注容量的一部分。 

发明概述 

下面提供本揭示的简化概述以便为读者提供基本的理解。本概述不是本公开的广泛综述，不标识本发明的关键/决定性元素也不描绘本发明的范围。其唯一目的是以简化形式介绍在此揭示的一些概念作为稍后提供的更详细描述的序言。 

描述了一种将图像元素分段成前景和背景的方法，使得只有前景元素才是用于立体匹配所关注容量部分。这与在整个图像上计算立体匹配相比减少了计算负担。使用概率性框架定义能量函数且该能量函数被逼近位于前景区域。对能量函数使用最优化算法以执行分段。 

本发明提供一种将立体图像对的每一图像中的图像元素分段成至少为前景和背景两段的方法。本方法包括如下步骤： 

●定义用于概率性立体匹配的能量函数； 

●逼近该能量函数以获得仅在前景视差上的计算；以及 

●对所逼近的能量函数使用最优化算法以实现分段。 

在另一示例中，提供相应的系统用于将立体图像对的每一个图像中的图像元素分段成至少为前景和背景两部分。该系统包括： 

●被安排成接收该立体图像的输入； 

●存储用于概率性立体匹配的能量函数的定义的存储器，该能量函数被逼近以获得在前景视差上的计算；以及 

●被安排成对应用于立体图像的经逼近的能量函数执行最优化计算以实现分段的处理器。 

较佳地该能量函数包括一空间相干能量项，使得空间相干较佳地位于前景和背景段的每一段中。 

较佳地能量函数包括各先验惩罚，该惩罚在图像对比度高于阀值时被抑制.这促进对比度高的边界。也就是说，实现将图像中分段边界与高对比度轮廓线对齐的一种倾向。 

较佳地能量函数包括一色彩项，该项能促进前景中图像元素色彩的一致性. 

较佳地能量函数包括一项，该项促使前景中图像元素的视差高于背景中图像元素的视差。 

较佳地能量函数包括一立体匹配似然函数项，该项至少部分基于前景的立体匹配似然以及背景的立体匹配似然的逼近。 

在一个实施例中，背景的立体匹配的似然通过用常数替代它而被逼近。 

在另一个实施例中，背景的立体匹配似然是以仅有立体图像对之一被用于另一立体图像的代理中为基础而被逼近。例如，该代理是自相关类型代理。 

较佳地该方法包括计算匹配得分以检测何时立体信息是模糊的。 

有利地本方法还包括在前景图像元素上执行立体匹配。这能使得立体操作能在所关注容量内进行，在该容量上融合，而在其它地方具有双像视觉。从而实现立体匹配计算的实质性节约。 

本发明还包括一包含计算机程序代码装置的计算机程序它，当所述程序在计算机上运行时适于执行上述任一方法的所有步骤。这一计算机程序可在计算机可读介质上具体化。 

该方法可由存储介质上的计算机可读形式的软件来执行，该软件可适于在并行处理器或串行处理器上执行，使得该方法的各步骤可以按合适次序或同时展开。