一种面向兴趣区域的立体匹配方法

摘要

本发明涉及一种面向兴趣区域的立体匹配方法。传统的立体匹配往往对整幅图像进行匹配，并从中选择感兴趣的那部分重建。本发明首先把三维空间虚拟高度线投影到平行双目立体视觉系统参考像机图像中生成虚拟投影线；然后根据虚拟高度线确定三维空间兴趣区域的扩展投影区域；最后对兴趣区域的扩展投影区域进行立体匹配。本发明只需对兴趣区域的扩展投影区域进行立体匹配，比整图匹配更容易实现实时性，且在相同运行时间条件下，与现有立体匹配方法相比，本发明可以节省出时间用于检测和减少视差图中的误匹配点。

主权项

一种面向兴趣区域的立体匹配方法，其特征在于该方法包括如下步骤：步骤(1)将三维空间虚拟高度线投影到平行双目立体视觉系统的参考像机图像中，生成虚拟投影线；所述的虚拟高度线是在三维空间中的一条竖直线段，虚拟高度线垂直于世界坐标系OWXWYWZW中的XWOWZW平面，将虚拟高度线的最高点和最低点分别投影到参考像机图像中，在二维图像中将这两个投影点连接形成一条虚拟投影线；所述的投影方法为：首先设定参考像机坐标系为OCXCYCZC，像机光轴与OCZC轴重合，世界坐标系为OWXWYWZW，参考像机图像坐标系为OUV，则世界坐标系中任意点P的三维坐标(xw，yw，zw)与其在参考像机图像中投影点在图像坐标系OUV下的坐标(u，v)有以下关系： v = v 0 - f · [ ( - x w sin γ + y w cos γ ) cos ( α + β ) + z w sin ( α + β ) - ( D y cos α + D z sin α ) ] [ ( x w sin γ - y w cos γ ) sin ( α + β ) + z w cos ( α + β ) + D y sin α - D z cos α ] u = u 0 + f · ( x w cos γ + y w sin γ - D x ) [ ( x w sin γ - y w cos γ ) sin ( α + β ) + z w cos ( α + β ) + D y sin α - D z cos α ] 其中α是参考像机俯仰角，β是OCZC绕OCXC的旋转角，γ是OCXC绕OCZC的旋转角，(Dx，Dy，Dz)是参考像机坐标系原点在世界坐标系中的位置，f是参考像机的焦距，(u0，v0)是图像中心在OUV坐标系下的坐标；然后对求得的坐标(u，v)四舍五入取整即得投影点在图像坐标系OUV下的位置；步骤(2)虚拟高度线确定兴趣区域的扩展投影区域，具体是：当平行双目立体视觉系统确定后，在世界坐标系OWXWYWZW内其可见的OWXWZW平面范围Xmin、Xmax、Zmin、Zmax也即被确定；设三维空间中所感兴趣的区域为由[xmin，xmax]、[ymin，ymax]和[zmin，zmax]所围成的立体区间，其中Xmin＜＝xmin＜xmax＜＝Xmax，Zmin＜＝zmin＜zmax＜＝Zmax，由立体区间确定三维兴趣区域的8个顶点，分别是：Ab、Bb、Cb、Db、At、Bt、Ct和Dt，每个顶点的三维坐标分别为：Ab(xmin，ymin，zmin)、Bb(xmax，ymin，zmin)、Cb(xmax，ymin，zmax)、Db(xmin，ymin，zmax)、At(xmin，ymax，zmin)、Bt(xmax，ymax，zmin)、Ct(xmax，ymax，zmax)、Dt(xmin，ymax，zmax)；分别连接顶点At和顶点Ab、顶点Bt和顶点Bb、顶点Ct和顶点Cb、顶点Dt和顶点Db，形成4条虚拟高度线AtAb、BtBb、CtCb和DtDb，将8个顶点按照步骤(1)中的投影方法进行投影得到它们在参考图像中的位置；将三维空间中具有相同x坐标值和z坐标值的点的投影点位置连接起来，分别形成4条虚拟投影线AtRAbR、BtRBbR、CtRCbR和DtRDbR，依次连接AtR、BtR、CtR、DtR、AtR，然后依次连接AbR、BbR、CbR、DbR、AbR，从而在图像坐标系OUV中形成一个由12条线段构成的图形，选择包含该图形的最外围线段构成的封闭多边形即为投影区域，对该投影区域进行延伸，使其成为包含投影区域的最小矩形区域，且使矩形区域的水平边界与图像扫描线平行，该矩形区域即为扩展投影区域；步骤(3)以扩展投影区域作为参考区域，采用局部匹配方法或采用全局匹配方法，在待匹配图中进行立体匹配。