[发明专利]一种基于搜索窗口自适应的视差估计方法

说明书

技术领域

本方法属于双目数字图像处理领域，涉及一种搜索窗口自适应的视差估计方法。

背景技术

交互式立体视频，由于其与单目视频相比，增加了景物深度信息表征，因而在视频会议、自动导航、远程教育、立体电视、虚拟现实等领域有广泛应用前景。由于增加了临场感的代价是增加了若干倍的信息量，所以对多目摄像机组拍摄的数据进行存储、传输及合适的表达成为当前多媒体领域研究的热点问题。

视差估计(Disparity Estimation)技术，着眼点在于摄像机组对景物进行同步拍摄后，不同视点之间对象位置的几何对应关系，是立体视频技术中的重要基础。一方面，在立体视频编码中，视差估计技术可以与视差补偿预测(DCP)结合，以去除立体图像对间的相关性，从而对立体视频的多个视角的视频数据进行高比率压缩，去除冗余，使其传输、存储成为可能；另一方面，在虚拟绘制当中，视差估计得到的结果提供了视点之间的几何约束关系，和对应像素的位置规律，使得基于图像直接进行虚拟视点合成变得可行。

根据匹配基元的不同，可以把视差估计简单的分为基于区域(参见Parisa Moslemi，Zeynab Mirzadeh.An Efficient Disparity Algorithm Based on Adaptive Window Selection for 3D Reconstruction in Stereo[C].The 10th International Conference on Information Science，Signal Processing and their Applications，2010，pp.113-116.)和基于特征两大类。基于区域的视差估计在平坦而纹理丰富的区域可以获得比较高的精度，并且匹配的结果不受特征检测精度和密度的影响，可以获得稠密的视差场。基于特征的视差估计与基于区域的方法相比，优点在于可以很好的解决歧义性问题，且对因光线、对比度变化而发生的变化不是很敏感。但与此同时，特征点的提取本身是比较困难的，准确度较低，导致基于特征的视差估计准确度比较不理想；并且由于特征点数量较少，得到的视差场是比较稀疏的，如果要通过插值得到较稠密视差场，那么视差准确度就会进一步降低。由于这两类视差估计方法的特点，目前人们的目光主要集中在基于区域的视差估计方法上。

基于区域的视差估计方法中，Yihua Xu等人提出的方法根据初始视差的分布来确定窗口内各像素的支持权值，该方法有赖于初始视差估计的准确性(参见Xu Yi-hua，Wang Dong-sheng，Feng Tao，Shum Heung-Yeung.Stereo Computation Using Radial Adaptive Windows[C].16th International Conference on Pattern Recognition，2002，vol.3，pp.595-598.)；吕朝辉的方法调整对匹配窗口内每一像素的支持权值，使与待匹配点位于同一区域的像素权值增大，从而获得最终视差，但这种对于多纹理区域的匹配并不理想，固有遮挡问题也未作考虑(参见吕朝晖，袁惇.一种基于自适应权值的立体匹配方法[J].光学技术，2007，vol.33，no.4，pp.501-504.)；Zheng Jiali提出基于比例偏差最优化函数自动选择视差匹配模式的方法，该方法克服了视差估计缺乏鲁棒性的缺点，但同时引进了巨大的数据量(参见Zheng Jia-li，Qin Tuan-fa.Adaptive Disparity Estimation for Stereoscopic Video Coding[C].IEEE Youth Conference on Information Computing and Telecommunications(YC-ICT)，2010，pp.214-217.)。

基于以上介绍可以得知，视差估计作为多视点系统中不可或缺的技术，已经得到越来越多的重视和关注，各种算法也在近几年相继提出。但目前视差估计技术仍未成熟，没有一种具有普适性的视差估计方法，能够对所有多目数据的视差信息进行估计；同时，目前的视差估计技术在快速性方面仍有所欠缺，基本不能达到视觉系统实时性的要求。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：为克服现有问题的不足，本发明提供一种基于搜索窗口自适应的视差估计方法，在运算复杂度降低，视差估计速度提高的同时，得到较好的视差图，能够用于多目视频编码和虚拟绘制等领域。