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1、立體匹配技術(shù)淺析計算機應(yīng)用技術(shù)2008級研究生姚剛提綱計算機視覺技術(shù)簡介立體視覺的基本原理立體匹配算法簡介立體匹配技術(shù)的發(fā)展趨勢計算機視覺技術(shù)簡介計算機視覺計算機視覺是研究用計算機和成像設(shè)備來模擬人和生物視覺系統(tǒng)功能的技術(shù)學(xué)科,其目標是從圖像或圖像序列中獲取對外部世界的認知和理解,即利用二維圖像恢復(fù)三維環(huán)境中物體的幾何信息,比如形狀、位置、姿態(tài)、運動等,并能描述、識別與理解。計算機視覺技術(shù)簡介計算機視覺發(fā)展簡史20世紀50年代歸入模式識別----主要集中在二維圖像分析和識別上，如光學(xué)字符識別，工件表面、顯微圖片和航空圖片的分析和解釋等。60年代，Robert
2、s積木世界理論----開創(chuàng)了以理解三維場景為目的的三維計算機視覺的研究。70年代，Marr計算視覺理論----第一個較為完善的視覺系統(tǒng)框架，分三個層次進行處理。80年代以后，蓬勃發(fā)展----新概念、新方法、新理論不斷涌現(xiàn)，如基于感知特征群的物體識別理論框架，主動視覺理論框架，視覺集成理論框架等。計算機視覺技術(shù)簡介視覺系統(tǒng)的三個層次低層階段：基于圖像特征提取及分割中層階段：基于物體的幾何模型與圖像特性表達高層階段：基于景物知識的描述、識別與理解計算機視覺技術(shù)簡介計算機視覺技術(shù)的應(yīng)用(1)工業(yè)機器人、移動機器人導(dǎo)航、安全監(jiān)測、監(jiān)測跟蹤、運動分析、工業(yè)產(chǎn)品農(nóng)作物食
3、品檢測、智能交通系統(tǒng)、娛樂、指紋識別、人臉識別。(2)基于內(nèi)容的圖像數(shù)據(jù)查詢、基于內(nèi)容的圖像自動索引等成為很熱門的研究和應(yīng)用課題,可應(yīng)用于數(shù)字圖書館、體育圖像自動分析、運動物體自動跟蹤等系統(tǒng),根據(jù)物體的二維圖像提取相應(yīng)的特征不變量進行識別和分類也是一個十分重要的研究方向。同時,三維物體識別也開始進入了實用階段。立體視覺的基本原理立體視覺的研究內(nèi)容與基本原理獲取空間三維場景的距離信息是計算機視覺研究中最基礎(chǔ)的內(nèi)容。立體視覺的基本原理是從兩個(或多個)視點觀察同一景物,以獲取在不同視角下的感知圖象,通過三角測量原理計算圖象象素間的位置偏差(即視差)來獲取景物的三
4、維信息,這一過程與人類視覺的立體感知過程是類似的。立體視覺的基本原理立體視覺系統(tǒng)的組成(1)圖象獲取圖象獲取的方式主要取決于應(yīng)用的場合和目的。獲取立體圖象時不但要滿足應(yīng)用要求,而且要考慮視點差異、光照條件、攝象機性能以及景物特點等因素的影響,以有利于立視計算。(2)攝象機標定確定攝象機的位置、屬性參數(shù)和建立成象模型,以便確定空間坐標系中物體點同它在圖象平面上象點之間的對應(yīng)關(guān)系。建立一個有效的攝象機模型,除了能夠精確地恢復(fù)出空間景物的三維信息外,還有利于解決立體匹配問題。立體視覺的基本原理立體視覺系統(tǒng)的組成(3)特征提取為了得到匹配賴以進行圖象特征的提取，目前
5、尚沒有一種普遍適用的理論可運用于圖象特征的提取,從而導(dǎo)致了立體視覺研究中匹配特征的多樣性。(4)立體匹配立體視覺中最重要也是最困難的問題，其基本原理是從兩個視點觀察同一景物以獲取立體像對,匹配出相應(yīng)像點,從而計算出視差并獲得三維信息。20世紀80年代,美國麻省理工學(xué)院的Marr提出了一種視覺計算理論奠定了立體視覺發(fā)展的理論基礎(chǔ)。立體視覺的基本原理立體視覺系統(tǒng)的組成(5)深度確定根據(jù)立體匹配的結(jié)果，計算出圖像對應(yīng)點的視差值，然后根據(jù)視差值得到圖像的深度信息。(6)三維重建立體視覺的最終目的是為了恢復(fù)景物可視表面的完整信息，即三維重建。立體匹配算法簡介立體匹配立
6、體匹配一直是三維場景結(jié)構(gòu)信息獲取的研究熱點之一,其基本原理是從兩個視點觀察同一景物以獲取立體像對,匹配出相應(yīng)像點,從而計算出視差并獲得三維信息.20世紀80年代,美國麻省理工學(xué)院的Marr提出了一種視覺計算理論并應(yīng)用在雙目匹配上,使兩張有視差的平面圖產(chǎn)生具有深度的立體圖形,從而奠定了立體視覺發(fā)展的理論基礎(chǔ)。立體匹配算法簡介立體匹配算法(1)立體匹配算法從本質(zhì)上看，就是以最小的代價在兩幅圖像上精確的尋找相同的像素點，找到一條最優(yōu)的線路。因此設(shè)計立體匹配算法就是構(gòu)建一種優(yōu)化模型，求解最優(yōu)解的過程。(2)從各具特色的雙目立體匹配算法框架來看,算法有效性主要依賴3個
7、因素,即選擇準確的匹配基元（決策變量）、尋找相應(yīng)的匹配準則（目標函數(shù)和約束條件）和構(gòu)建能夠準確匹配所選基元的穩(wěn)定算法（求解過程）。(3)構(gòu)建一個完整的立體匹配算法應(yīng)從4個方面著手:1)廣義匹配基元與特征參數(shù)選擇;2)匹配方法及策略;3)匹配代價優(yōu)化標準;4)視差提煉方式。立體匹配算法簡介立體匹配中的約束分類——幾何約束基于圖像幾何的約束的依據(jù)主要是圖像獲取過程中的幾何學(xué)和光度測定學(xué)原理。1)極線約束2)唯一性約束3)幾何相似性約束4)光度測定學(xué)相容性約束立體匹配算法簡介立體匹配中的約束分類——場景約束基于場景的約束的依據(jù)主要是利用典型場景中物體的某些共同性質(zhì)
8、。1)視差光滑性約束2)輪廓視差約束3)特征相容性約
