[发明专利]一种基于极曲线几何的鱼眼图像稠密立体匹配方法有效

专利信息
申请号: 201510956088.9 申请日: 2015-12-18
公开(公告)号: CN105574875B 公开(公告)日: 2019-02-01
发明(设计)人: 李海滨;宋涛;贾璐;熊文莉;李雅倩;侯培国 申请(专利权)人: 燕山大学
主分类号: G06T7/30 分类号: G06T7/30
代理公司: 秦皇岛一诚知识产权事务所(普通合伙) 13116 代理人: 崔凤英
地址: 066004 河北省*** 国省代码: 河北;13
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摘要:
搜索关键词: 一种 基于 曲线 几何 图像 稠密 立体 算法
【说明书】:

一种基于极曲线几何的鱼眼图像稠密立体算法,首先根据鱼眼相机成像模型推导出鱼眼立体系统的极曲线解析式;然后根据极曲线解析式为基础规范对应点的搜索路径和选取正确的窗口邻域以计算初始匹配代价;最后利用动态规划算法对初始匹配代价进行优化得到鱼眼图像的初始视差图。本发明算法规范了对应点的搜索范围,具有匹配速度快、鱼眼图像匹配精度高等优点。

技术领域

本发明涉及图像处理技术领域,尤其是一种基于极曲线几何的鱼眼图像稠密立体方法。

背景技术

鱼眼镜头是一种焦距比较短的极端广角镜头,视角接近或者等于180度,其一张图像可以一次性捕捉到整个半球甚至更广阔的视场内的景物。而多台相机组成的大视场成像系统虽然也具备上述功能,但却存在图像处理复杂度高、基于旋转云台的全方位成像系统成像延时等问题。因此,相比于多台相机组成的大视场成像系统,鱼眼图像处理具备简单实时性强等优点,在很多需要大视场角的领域都得到广泛应用。例如:城市环境三维重建、实时路况监测、机器人导航、双足机器人步调规划等领域。

目前,根据得到的视差图的不同,鱼眼图像的立体匹配可以分为稀疏匹配、准稠密匹配和稠密匹配。通过将鱼眼图像矫正成极线平行的常规图像后再利用传统针孔图像的算法完成对鱼眼图像的处理,这类方法思路简单,是比较常见的鱼眼图像处理方法。但问题是鱼眼图像变形严重,其矫正本身就是一个复杂的问题,矫正过程中迭代处理容易造成细节信息的丢失,影响后续处理的效果,而且现有的鱼眼图像匹配方法还存在匹配精度低、匹配速度慢等缺点。综上所述,现有的鱼眼图像处理技术无法满足人们的需求。

发明内容

本发明目的在于提供一种匹配速度快、匹配精度高、抗噪声能力强的基于极曲线几何的鱼眼图像稠密立体匹配方法。

为实现上述目的,采用了以下技术方案:本发明所述方法的步骤如下:

步骤1,根据鱼眼相机成像模型推导出鱼眼立体系统的极曲线解析式;

步骤2,根据极曲线解析式为基础规范对应点的搜索路径和选取正确的窗口邻域以计算初始匹配代价;

利用极曲线规范对应点的搜索范围,根据极曲线将整幅图像划分成若干部分;以区域为基础计算初始匹配代价,以待匹配点为中心,在一定数量的相邻极线上分别选取一定数量的β相同的点作为窗口邻域,同时在另一幅图像上用同样的方式逐次对各候选点选取对应邻域,计算初始匹配代价;匹配过程基于区域的立体匹配方法,利用匹配窗口内区域灰度信息的相关程度;其中,β是入射光线与相机x轴所成的角;

步骤3,利用动态规划算法对初始匹配代价进行优化得到鱼眼图像的初始视差图。

进一步的,在步骤1中,先对鱼眼相机模型加入畸变进行优化,然后对优化的摄像机模型进行解析,得到极线方程。

进一步的,在步骤3中,根据推导出的极曲线确定待匹配点在另一幅图像上的候选匹配点,利用邻域分别对候选匹配点进行初始匹配代价计算,然后利用动态规划算法对初始匹配代价进行全局优化得到初始视差图。

与现有技术相比,本发明方法具有如下优点:直接对鱼眼图像进行匹配处理,并不涉及矫正过程;而且能够有效提高鱼眼图像的匹配精度,尤其是对畸变严重的图像边缘部分的匹配的精度,图像处理快速、稳定、可靠。

附图说明

图1为本发明方法的流程图。

图2为实施例视图组的左视图。

图3为实施例视图组的右视图。

图4为实施例左视图极线分割结果图。

图5为实施例右视图极线分割结果图。

图6为采用传统矩形窗口邻域应用于实施例视图组中的视差图。

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