[发明专利]一种多视点立体图像零视差校正方法

说明书

技术领域

本发明涉及图像处理技术及自由立体成像领域，特别涉及一种针对平行摄像机阵列法所获得的多视点视图进行基于区域分割的多视点立体图像零视差校正的方法。

背景技术

自由立体显示技术不需要佩戴辅助视具，裸眼就可以直接获得深度信息，使用户能体会到逼真自然、身临其境的冲击感和震撼力。多视点自由立体显示兼顾双目视差和运动视差，利用多个视点的组合实现了多人同时观看，且允许观看者在一定范围内移动以观看同一场景不同角度的立体效果。

多视点自由立体显示需要获取符合显示要求的多视点立体图像，采集时摄像机的摆放方式分为会聚摄像机阵列法和平行摄像机阵列法。会聚法获取的视图同时具有正负水平视差，显示时可获得既有凹进屏幕内又有凸出屏幕外的逼真的三维效果，但是会聚法得到的视图存在垂直视差及楔形失真，这会增加视疲劳；平行法获取的视图不存在垂直视差，但只有负水平视差，显示时只能观察到凸出屏幕外的效果，无法实现现实场景的逼真再现。因此有必要在平行摄像机阵列法的基础上，研究多视点立体图像零视差校正方法，获得同时存在正、负水平视差，又没有垂直视差及楔形失真的立体图像。

在立体视觉中，图像校正相当重要，已有的图像校正算法通常对两幅图像各进行一次平面射影变换，使得两幅图像对应的极线在同一条扫描线上，从而满足扫描线特性。立体图像对的校正方法可以分为有相机标定和无相机标定的校正。摄像机的标定是一个十分关键而又复杂的问题，它需要专门用于校正的物体并且在特定的坐标系下才能完成。和有相机标定的情况相比，无相机标定的立体视觉具有更大的适应性，已成为立体视觉的重要研究领域。无相机标定的立体图像对校正通常需要已知一系列对应点的坐标。因此图像对校正需要分别在图像对中通过兴趣点提取算子提取出兴趣点集，然后用特征匹配方法建立两个兴趣点集中兴趣点的一一对应关系，获得对应点集。在无相机标定的立体图像对校正算法中，Loop提出了基于基本矩阵的图像校正方法，将校正过程分解为射影变换和仿射变换两个部分。该方法依赖于基本矩阵的精确求解，而由对应点计算基本矩阵还没有较为稳定的算法。Mallon给出了改进的基于基本矩阵的方法，该方法根据基本矩阵求出极点，然后将极点旋转到X轴，接着将极点投影到无穷远处，最后使得两幅图像对应极线在同一条扫描线上。Francesco提出了一种无需基本矩阵的极线校正方法，该方法只依赖于图像匹配点的坐标，利用线性最小二乘估计和非线性最优化方法来计算投影变换矩阵。文福林等针对常用的非平行摆放的双相机，根据外极点的变换确定校正变换初始值，再由对应的匹配点优化初值，得到校正变换矩阵的最优解。实现了从非平行式采集图像到理想情况的转换，自由立体显示的舒适度得到了提高。

目前国内、外提出的各种立体图像校正方法，大都是针对双目立体视觉对立体图像对进行校正，以消除其垂直视差，针对平行摄像机阵列法获得的多视点立体图像进行水平视差的校正研究较少。邓欢等提出对平行摄像机阵列法获得的多视点视图进行平移操作，改变视图的视差范围，使得视图中既存在负水平视差区域，又存在正水平视差区域，且不存在楔形失真和垂直视差。但是，该方法需手动对多视点视图进行平移或在采集时通过摄像机系统对每个摄像机获取的图像截取不同的部分，仅适用于调整固定的深度，效率低，不灵活，且对操作者的经验要求高，无法实现对于多视点自由立体视图的自动处理及零视差自适应校正。