一種基于ZNCC算法的實時立體匹配系統和方法技術方案

本發明專利技術公開了一種基于ZNCC算法的實時立體匹配系統和方法，計算目標圖像和參考圖像中像素點的像素值和積分圖，通過ZNCC算法計算目標圖像中每個像素點與參考圖像中處于不同視差的像素點進行立體匹配的ZNCC算子，通過卷積算法計算目標圖像中每個像素點在不同視差下WTA匹配代價，并通過比較不同視差下WTA匹配代價得到目標圖像中每個像素點的最優視差，根據目標圖像中像素點的最優視差圖結合投影立體三角關系計算目標圖像中每個像素點的深度信息，完成目標圖像的實時立體匹配。通過在本發明專利技術的技術方案，實現了實時的立體匹配效果，其可靠性和準確性高。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術屬于計算機視覺
，尤其涉及一種基于ZNCC算法的實時立體匹配 系統和方法。
技術介紹
在三維重建過程中，一般需要利用兩個或多個圖像傳感器采集圖像，其類似于人 眼視覺的機制，通過對采集到的同一場景的兩幅或多幅圖像進行立體匹配，通過立體匹配 找出圖像之間的視差，再利用圖像采集的三角關系確定場景中人物或物體的深度信息。在 立體匹配過程中，通過選擇匹配算法、匹配基元、相似性判斷標準進行，在完成匹配后，可以 得出場景中物體的視差圖。然而，在實際應用過程中，當立體匹配計算量較大時，難以實現 實時的立體匹配效果。
技術實現思路
為了解決
技術介紹
中存在的技術問題，本專利技術提出了一種基于ZNCC算法的實時 立體匹配系統和方法，實現了實時的立體匹配效果，其可靠性和準確性高。 本專利技術提出的一種基于ZNCC算法的實時立體匹配系統，包括：積分圖計算模塊、 ZNCC算子計算模塊、WTA匹配代價計算模塊、深度信息計算模塊； 所述積分圖計算模塊，用于計算目標圖像和參考圖像中像素點的像素值和積分 圖； 所述ZNCC算子計算模塊，與所述積分圖計算模塊連接，用于根據目標圖像和參考 圖像中像素點的像素值和積分圖，通過ZNCC算法計算目標圖像中每個像素點與參考圖像 中處于不同視差的像素點進行立體匹配的ZNCC算子； 所述WTA匹配代價計算模塊，與所述ZNCC算子計算模塊連接，用于根據目標圖像 中每個像素點與參考圖像中處于不同視差的像素點進行立體匹配的ZNCC算子，通過卷積 算法計算目標圖像中每個像素點在不同視差下WTA匹配代價，并通過比較不同視差下WTA 匹配代價得到目標圖像中每個像素點的最優視差； 所述深度信息計算模塊，與所述WTA匹配代價計算模塊連接，用于根據目標圖像 中像素點的最優視差圖結合投影立體三角關系計算目標圖像中每個像素點的深度信息，完 成目標圖像的實時立體匹配。 優選地，所述積分圖計算模塊計算目標圖像和參考圖像中像素點的像素值和積分 圖具體包括：計算目標圖像和參考圖像中每個像素點在第一窗口內所有像素點的像素值之 和，得到目標圖像和參考圖像中像素點的像素值和積分圖； 優選地，所述第一窗口以起始像素點（〇,〇)至當前像素點（X，y)為對角頂點的矩 形窗口；優選地，所述起始像素點（〇,〇)為圖像左上角處于頂點位置的像素點； 優選地，采用行前綴加法和列前綴加法計算目標圖像和參考圖像中每個像素點在 第一窗口內所有像素點的像素值之和； 優選地，先采用行前綴加法計算目標圖像和參考圖像中每個像素點所在行的前綴 和，得到行積分圖并進行矩陣轉置，然后采用列前綴加法計算目標圖像和參考圖像中每個 像素點所在列的前綴和，得到列積分圖并進行矩陣轉置，從而得到目標圖像和參考圖像中 像素點的像素值和積分圖； 或者，先采用列前綴加法計算目標圖像和參考圖像中每個像素點所在列的前綴 和，得到列積分圖并進行矩陣轉置然后采用行前綴加法計算目標圖像和參考圖像中每個像 素點所在行的前綴和，得到行積分圖并進行矩陣轉置，從而得到目標圖像和參考圖像中像 素點的像素值和積分圖； 優選地，在計算像素點（X，y)的像素值之和時，按照以下方式進行：【主權項】1. 一種基于ZNCC算法的實時立體匹配系統，其特征在于，包括：積分圖計算模塊、ZNCC 算子計算模塊、WTA匹配代價計算模塊、深度信息計算模塊； 所述積分圖計算模塊，用于計算目標圖像和參考圖像中像素點的像素值和積分圖； 所述ZNCC算子計算模塊，與所述積分圖計算模塊連接，用于根據目標圖像和參考圖像 中像素點的像素值和積分圖，通過ZNCC算法計算目標圖像中每個像素點與參考圖像中處 于不同視差的像素點進行立體匹配的ZNCC算子； 所述WTA匹配代價計算模塊，與所述ZNCC算子計算模塊連接，用于根據目標圖像中每 個像素點與參考圖像中處于不同視差的像素點進行立體匹配的ZNCC算子，通過卷積算法 計算目標圖像中每個像素點在不同視差下WTA匹配代價，并通過比較不同視差下WTA匹配 代價得到目標圖像中每個像素點的最優視差； 所述深度信息計算模塊，與所述WTA匹配代價計算模塊連接，用于根據目標圖像中像 素點的最優視差圖結合投影立體=角關系計算目標圖像中每個像素點的深度信息，完成目 標圖像的實時立體匹配。2. 根據權利要求1所述的基于ZNCC算法的實時立體匹配系統，其特征在于，所述積分 圖計算模塊計算目標圖像和參考圖像中像素點的像素值和積分圖具體包括；計算目標圖像 和參考圖像中每個像素點在第一窗口內所有像素點的像素值之和，得到目標圖像和參考圖 像中像素點的像素值和積分圖； 優選地，所述第一窗口W起始像素點化0)至當前像素點（X，y)為對角頂點的矩形窗 口；優選地，所述起始像素點化0)為圖像左上角處于頂點位置的像素點； 優選地，采用行前綴加法和列前綴加法計算目標圖像和參考圖像中每個像素點在第一 窗口內所有像素點的像素值之和； 優選地，先采用行前綴加法計算目標圖像和參考圖像中每個像素點所在行的前綴和， 得到行積分圖并進行矩陣轉置，然后采用列前綴加法計算目標圖像和參考圖像中每個像素 點所在列的前綴和，得到列積分圖并進行矩陣轉置，從而得到目標圖像和參考圖像中像素 點的像素值和積分圖； 或者，先采用列前綴加法計算目標圖像和參考圖像中每個像素點所在列的前綴和，得 到列積分圖并進行矩陣轉置然后采用行前綴加法計算目標圖像和參考圖像中每個像素點 所在行的前綴和，得到行積分圖并進行矩陣轉置，從而得到目標圖像和參考圖像中像素點 的像素值和積分圖； 優選地，在計算像素點（x，y)的像素值之和時，按照W下方式進行： 在行前綴加法計算時，其計算公式如下：根據行前綴加法計算結 果，在列前綴加法計算時，其計算公式如下：'從而得到像素點（x，y)在 第一窗口內所有像素點的像素值之和； 優選地，在行前綴加法的計算過程中，采用多個線程對多行并行計算，或者，在列前綴 加法的計算過程中，采用多個線程對多列并行計算。3. 根據權利要求1或2所述的基于ZNCC算法的實時立體匹配系統，其特征在于，所述 ZNCC算子計算模塊通過ZNCC算法計算目標圖像中每個像素點與參考圖像中處于不同視差 的像素點進行立體匹配的ZNCC算子，ZNCC算法的計算公式如下；其中，Z(x，y，d)為目標圖像T中像素點（x，y)與參考圖像R中處于視差d的像素點進 行立體匹配的ZNCC算子，d為參考圖像的視差距離， St(x，y)為目標圖像T上像素點（X，y)在第二窗口內所有n個像素點的像素值之和，STT(x，y)為目標圖像T上像素點（X，y)在第二窗口內所有n個像素點的像素值平方之和， Sc(x,y,d)為參考圖像R中處于視差d的像素點（x±d，y)在第二窗口內所有n個像素點的 像素值之和，Sw(x，y，d)為參考圖像R中處于視差d的像素點（x±d，y)在第二窗口內所有 n個像素點的像素值平方之和，S?(x，y，d)為目標圖像T上像素點（X，y)在第二窗口內所 有n個像素點和參考圖像R中處于視差d的像素點（x±d，y)在第二窗口內所有n個像素 點的對應像素值乘積之和； 優選地，所述第二窗口是W像素點（X，y)為基準點，向左、右分別平移kl、k2個像素 本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種基于ZNCC算法的實時立體匹配系統，其特征在于，包括：積分圖計算模塊、ZNCC算子計算模塊、WTA匹配代價計算模塊、深度信息計算模塊；所述積分圖計算模塊，用于計算目標圖像和參考圖像中像素點的像素值和積分圖；所述ZNCC算子計算模塊，與所述積分圖計算模塊連接，用于根據目標圖像和參考圖像中像素點的像素值和積分圖，通過ZNCC算法計算目標圖像中每個像素點與參考圖像中處于不同視差的像素點進行立體匹配的ZNCC算子；所述WTA匹配代價計算模塊，與所述ZNCC算子計算模塊連接，用于根據目標圖像中每個像素點與參考圖像中處于不同視差的像素點進行立體匹配的ZNCC算子，通過卷積算法計算目標圖像中每個像素點在不同視差下WTA匹配代價，并通過比較不同視差下WTA匹配代價得到目標圖像中每個像素點的最優視差；所述深度信息計算模塊，與所述WTA匹配代價計算模塊連接，用于根據目標圖像中像素點的最優視差圖結合投影立體三角關系計算目標圖像中每個像素點的深度信息，完成目標圖像的實時立體匹配。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：劉皓，林嘯，葉璐，梁駿峰，
申請(專利權)人：中國科學技術大學先進技術研究院，
類型：發明
國別省市：安徽;34