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基于双目立体视觉的图像匹配算法研究

作　者: 王艳姣
导　师: 张惊雷
学　校: 天津理工大学
专　业: 模式识别与智能系统
关键词: 立体匹配图像区域分割置信传播三维场景重建
分类号: TP391.41
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
下　载: 2次
引　用: 0次
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内容摘要

双目立体视觉是计算机视觉中的重要研究领域,其目标是利用同一场景在不同视点下的两幅图像获取空间场景的三维信息,进而恢复三维立体场景。本文以双目立体视觉理论为基础,重点研究了其中的图像匹配、场景重建两部分内容,并进行了一系列实验。立体匹配是双目立体视觉研究中的核心内容。本文在对匹配算法作了深入研究的基础上,针对传统基于像素的立体匹配算法误匹配率较高的问题,提出一种基于图像区域分割和置信传播的匹配算法。首先采用均值偏移算法对参考图像进行区域分割,并通过自适应权值匹配计算初始视差图；然后对各分割区域的初始视差用平面模型拟合,得到视差平面参数；最后采用改进的基于区域的置信传播算法求得各区域的最优视差平面,得到最终视差图。与全局优化的经典置信传播算法和图割算法的对比实验表明,该算法能有效降低图像各区域的误匹配率。三维重建是双目立体视觉研究的最终目标,本文根据立体匹配算法所得稠密视差图,计算出空间点的三维坐标,重建出三维场景结构图。实验结果表明本文的三维场景重建效果比较理想,同时进一步证明了匹配算法的有效性。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-7
目录  7-9
第一章绪论  9-13
  1.1 研究背景及意义  9-10
  1.2 研究进展及现状  10-11
  1.3 研究内容和主要创新点  11
  1.4 本文的组织结构  11-13
第二章立体视觉的相关理论  13-29
  2.1 立体视觉  13-14
  2.2 摄像机标定  14-18
    2.2.1 摄像机模型  14-17
    2.2.2 双目立体视觉标定  17-18
  2.3 立体图像校正  18-21
    2.3.1 极线几何  18-19
    2.3.2 极线校正  19-21
  2.4 立体匹配的相关理论  21-28
    2.4.1 视差理论  21-23
    2.4.2 立体匹配的难点及基本约束条件  23-24
    2.4.3 立体匹配常见算法  24-27
    2.4.4 立体匹配算法的评价标准  27-28
  2.5 本章小结  28-29
第三章基于图像区域分割和置信传播的匹配算法  29-48
  3.1 置信传播算法的基本理论  30-34
    3.1.1 马尔科夫随机场模型  30-31
    3.1.2 置信传播理论  31-32
    3.1.3 基于置信传播的立体K配  32-34
  3.2 均值偏移图像分割  34-36
    3.2.1 均值偏移算法原理  34-35
    3.2.2 基于均值偏移算法的图像分割  35-36
  3.3 初始视差计算  36-39
    3.3.1 基于自适应权值的初始匹配  37-38
    3.3.2 左右一致性校验  38-39
  3.4 视差平面拟合与模板参数计算  39-43
    3.4.1 区域分类  40
    3.4.2 平面模板参数计算  40-42
    3.4.3 区域合并与模板参数优化  42-43
  3.5 基于置信传播算法的视差平面最优分配  43-45
  3.6 实验结果及分析  45-47
  3.7 本章小结  47-48
第四章三维场景重建  48-54
  4.1 二维图像获取三维坐标的原理  48-49
  4.2 空间点重建  49-51
  4.3 纹理映射  51-52
  4.4 实验结果及分析  52-53
  4.5 本章小结  53-54
第五章总结与展望  54-56
  5.1 全文总结  54
  5.2 工作展望  54-56
参考文献  56-59
发表论文和科研情况说明  59-60
致谢  60

基于双目立体视觉的图像匹配算法研究

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