[发明专利]用于分层立体匹配的设备和方法

说明书

技术领域

本发明涉及图像处理技术，更具体地，涉及在三维图像处理系统中使用的用于分层立体匹配的设备和方法。

背景技术

通常，立体匹配是通过左图像和右图像的像素之间的匹配来检测物体相距多远的技术。

例如，如果将一根手指很近地放置在双眼之间，那么在只睁开左眼时手指位于右侧，而在只睁开右眼时手指位于左侧。另一方面，当人在看山峰时，在只睁开左眼时或者在只睁开右眼时，山峰都会位于双眼之间的中间。

在立体匹配中，当使用两个照相机来获得图像时，每个照相机所拍摄的物体所在的位置根据距离而变化。在这种情况下，使用与距离的变化有关的信息来获得距离信息。

将使用照片为例来描述左图像和右图像之间的差异。图1A和图1B分别是例示了左图像和右图像的示例性视图。如图1A和图1B所示，可以看出，在左图像和右图像当中以深色示出的物体的位置的差异大，但是在左图像和右图像当中以浅色示出的背景的位置的差异小。

图2A和图2B分别例示了图1A的左图像的距离信息和图1B的右图像的距离信息。在图2A和图2B中，当物体的颜色更浅时，该物体与照相机的距离更近。

人使用左图像和右图像来辨识距离信息，而计算机却不能使用这种方式来进行辨识。因此，计算机使用立体匹配技术。立体匹配是用于检测左图像和右图像的像素分别与对应的左图像和右图像的哪个像素匹配的技术。

在立体匹配技术中，假设左图像和右图像被校正过。在使用立体照相机任意拍摄照片时，照片处于如图3A所示的未校正状态。

在使用立体照相机拍摄图像时，图3A例示了未校正的图像的示例，而图3B例示了校正过的图像的示例。

也就是说，图3A的图像意味着左图像和右图像没有进行校正。如果为了补偿左图像和右图像之间的未校正而如图3B所示进行校正，则左图像和右图像被校正，使得左图像和右图像具有相同的焦距和相同的基线。左图像和右图像的纵向位置也进行校正，使得当从左图像和右图像中的每个图像横向地提取一条线时，左图像和右图像的提取的线指示相同的部分。

若干种方法用作立体匹配技术，而网格处理(Trellis)作为该若干种方法的代表来使用。

网格处理是通过将分别从左图像和右图像提取的一组线进行比较来检测匹配点的立体匹配方法。在网格处理中，通过将分别从左图像和右图像提取的一组线进行比较来独立于其他线进行匹配。因此，频繁地产生了其中横向线在图像中频繁出现的条纹噪声(streak noise)，这造成图像质量的劣化。

发明内容

技术问题

为了解决上述问题构思了本发明。相应地，本发明的目的是提供用于立体匹配的设备和方法，其中使用分层结构的图像金字塔对小图像进行网格处理，并且估计了大图像的转换，使得可以减少噪声的影响。

技术方案

在本发明的一个总体方面中，提供有用于分层立体匹配的设备，该设备包括：分层结构形成单元，该分层结构形成单元配置成通过将使用立体照相机获得的左图像和右图像的尺寸缩小一半预定次数来形成缩小的图像；以及网格单元，该网格单元配置成对缩小的图像进行第一网格处理，并且将经历了第一网格处理的图像的尺寸和亮度进行放大，接着对放大的图像进行第二网格处理。

优选地但不是必须地，网格单元重复地进行图像的尺寸和亮度的放大以及第二网格处理预定次数。

优选地但不是必须地，网格单元对在前视差的周边像素进行第二网格处理。

优选地但不是必须地，分层结构形成单元包括：模糊单元，该模糊单元配置成用预定周边像素来评估任意像素的平均值，并且将评估的平均值存储在对应的像素中；以及子采样单元，该子采样单元被配置成选择若干个像素中的一个像素。

优选地但不是必须地，子采样单元选择四个像素中的一个像素。

优选地但不是必须地，网格单元包括：线提取单元，该线提取单元配置成提取与图像的对应点对应的线；亮度差计算单元，该亮度差计算单元配置成针对线提取单元所提取的线的像素来计算亮度差；路径指定单元，该路径指定单元配置成使用亮度差和预定不匹配参数来指定路径；最佳路径确定单元，该最佳路径确定单元配置成根据路径指定单元所指定的路径来确定最佳路径；以及放大单元，该放大单元配置成将图像的尺寸/亮度进行放大。

优选地但不是必须地，亮度差计算单元将亮度差应用于网格结构。