[发明专利]一种基于ZNCC算法的实时立体匹配系统和方法

说明书

技术领域

本发明属于计算机视觉技术领域，尤其涉及一种基于ZNCC算法的实时立体匹配系统和方法。

背景技术

在三维重建过程中,一般需要利用两个或多个图像传感器采集图像，其类似于人眼视觉的机制，通过对采集到的同一场景的两幅或多幅图像进行立体匹配，通过立体匹配找出图像之间的视差，再利用图像采集的三角关系确定场景中人物或物体的深度信息。在立体匹配过程中，通过选择匹配算法、匹配基元、相似性判断标准进行，在完成匹配后，可以得出场景中物体的视差图。然而，在实际应用过程中，当立体匹配计算量较大时，难以实现实时的立体匹配效果。

发明内容

为了解决背景技术中存在的技术问题，本发明提出了一种基于ZNCC算法的实时立体匹配系统和方法，实现了实时的立体匹配效果，其可靠性和准确性高。

本发明提出的一种基于ZNCC算法的实时立体匹配系统,包括：积分图计算模块、ZNCC算子计算模块、WTA匹配代价计算模块、深度信息计算模块；

所述积分图计算模块，用于计算目标图像和参考图像中像素点的像素值和积分图；

所述ZNCC算子计算模块，与所述积分图计算模块连接，用于根据目标图像和参考图像中像素点的像素值和积分图，通过ZNCC算法计算目标图像中每个像素点与参考图像中处于不同视差的像素点进行立体匹配的ZNCC算子；

所述WTA匹配代价计算模块，与所述ZNCC算子计算模块连接，用于根据目 标图像中每个像素点与参考图像中处于不同视差的像素点进行立体匹配的ZNCC算子，通过卷积算法计算目标图像中每个像素点在不同视差下WTA匹配代价，并通过比较不同视差下WTA匹配代价得到目标图像中每个像素点的最优视差；

所述深度信息计算模块，与所述WTA匹配代价计算模块连接，用于根据目标图像中像素点的最优视差图结合投影立体三角关系计算目标图像中每个像素点的深度信息，完成目标图像的实时立体匹配。

优选地，所述积分图计算模块计算目标图像和参考图像中像素点的像素值和积分图具体包括：计算目标图像和参考图像中每个像素点在第一窗口内所有像素点的像素值之和，得到目标图像和参考图像中像素点的像素值和积分图；

优选地，所述第一窗口以起始像素点(0,0)至当前像素点(x，y)为对角顶点的矩形窗口；优选地，所述起始像素点(0,0)为图像左上角处于顶点位置的像素点；

优选地，采用行前缀加法和列前缀加法计算目标图像和参考图像中每个像素点在第一窗口内所有像素点的像素值之和；

优选地，先采用行前缀加法计算目标图像和参考图像中每个像素点所在行的前缀和，得到行积分图并进行矩阵转置，然后采用列前缀加法计算目标图像和参考图像中每个像素点所在列的前缀和，得到列积分图并进行矩阵转置，从而得到目标图像和参考图像中像素点的像素值和积分图；

或者，先采用列前缀加法计算目标图像和参考图像中每个像素点所在列的前缀和，得到列积分图并进行矩阵转置然后采用行前缀加法计算目标图像和参考图像中每个像素点所在行的前缀和，得到行积分图并进行矩阵转置，从而得到目标图像和参考图像中像素点的像素值和积分图；

优选地，在计算像素点(x，y)的像素值之和时，按照以下方式进行：

在行前缀加法计算时，其计算公式如下：根据行前缀加法计算结果，在列前缀加法计算时，其计算公式如下：从而得到像素点(x，y)在第一窗口内所有像素点的像素值之和；

优选地，在行前缀加法的计算过程中，采用多个线程对多行并行计算，或者，在列前缀加法的计算过程中，采用多个线程对多列并行计算。

优选地，所述ZNCC算子计算模块通过ZNCC算法计算目标图像中每个像素点与参考图像中处于不同视差的像素点进行立体匹配的ZNCC算子，ZNCC算法的计算公式如下：