[发明专利]一种保留边界特征的深度图像增强方法

权利要求书

1.一种保留边界特征的深度图像增强方法，其特征在于：包括如下步骤：

步骤一、分别对彩色相机和深度传感器进行标定，并得到彩色图像和深度图像中相同行和列位置像素相对应的彩色-深度图像组；

利用彩色相机拍摄到的彩色图像和深度传感器获取的同一场景的深度图像对彩色相机和深度相机进行标定，并得到彩色图像和深度图像中相同行和列位置像素相对应的彩色-深度图像组；

步骤二、利用中值滤波对步骤一中得到的深度图像进行滤波处理，得到深度值可靠的深度图像；

步骤三、获取步骤二中得到深度值可靠的深度图像的空洞掩模，并确定空洞的边界方向；

步骤三具体实现方法为，

对步骤二中得到深度值可靠的深度图像进行空洞区域提取得到空洞掩模，并进行Sobel梯度变换得到空洞的边界方向；

通过对深度图像进行空洞提取获得空洞区域图像，空洞区域图像主要有两部分组成：空洞区域(hole region)和非空洞区域(non-hole region)；把空洞区域设置为0，非空洞区域设置为1，得到如式(1)的空洞掩模：

同时，对深度图像进行Sobel梯度变换，得到边界方向θ，如式(2)所示

θ＝tan^-1(g_x/g_y) (2)

其中，g_x为水平方向梯度，g_y为垂直方向梯度；

步骤四、对步骤一得到的彩色图像和步骤三得到的空洞掩模进行定向联合双边滤波，得到增强后的深度图像；

步骤四具体实现方法为，

在联合双边滤波器的基础上进行改进得到如式(3)所示的定向联合双边滤波器D(p)，利用定向联合双边滤波器对步骤三得到的空洞掩模进行定向联合双边滤波，得到增强后的深度图像；

公式(3)中p、q为像素，w_p是滤波模板权值和，即：

其中，Φp是以p点像素为中心，半径为r的滤波窗口，即：

Φ_p＝{q＝(q_x,q_y)|p_x-r≤q_x≤p_x+rp_y-r≤q_y≤p_y+r} (5)

式(3)中为定向高斯滤波核，如式(6)所示：

其中，σ_x为水平方向标准差，σ_y为垂直方向标准差，x_θ和y_θ的计算公式如式(7)所示：

式(3)中，为测量彩色图像相邻像素之间的强度值差异，如式(8)所示：

式(8)中，σ_r为高斯标准差，I^p，I^q分别为p点像素和q点像素强度值；

步骤五、对步骤二得到深度值可靠的深度图像的空洞掩模进行空洞像素百分比计算；

步骤六、对步骤二得到深度值可靠的深度图像进行迭代滤波，得到深度图像中空洞区域的深度值，并对深度图像中空洞区域进行填充；

步骤七、进行迭代条件判断，实现对深度图像去噪和空洞填充，输出能保持画质清晰和特征完整的最终增强深度图像。

2.如权利要求1所述的一种保留边界特征的深度图像增强方法，其特征在于：步骤五具体实现方法为，

为了定量衡量空洞填充效果，滤波后对图像中的空洞像素进行统计，计算空洞像素百分比HPP(hole pixel percentage)，如式(9)所示：