專利名稱：一種利用特征曲線輔助立體匹配的算法和裝置的制作方法
一種利用特征曲線輔助立體匹配的算法和裝置本發(fā)明屬于信息技術(shù)領(lǐng)域。在該領(lǐng)域，已有利用立體視覺(jué)原理對(duì)物體距離進(jìn)行被動(dòng)式探測(cè)的多種公開(kāi)的解決方案，包括松下公司向中國(guó)專利局提交的200980000225. 4號(hào)發(fā)明專利申請(qǐng)案，均存在運(yùn)算量大、系統(tǒng)要求高、實(shí)時(shí)反應(yīng)性差的問(wèn)題，在汽車(chē)防撞等實(shí)時(shí)性要求較高的領(lǐng)域，難以實(shí)際應(yīng)用；問(wèn)題的核心是立體匹配算法復(fù)雜。本發(fā)明的目的是，提供一種算法簡(jiǎn)單、實(shí)時(shí)性強(qiáng)、適用于汽車(chē)防撞應(yīng)用的立體匹配算法和裝置，從而，大幅度降低汽車(chē)碰撞事故的發(fā)生率。本發(fā)明公開(kāi)了一種利用特征曲線輔助立體匹配的算法和裝置，包括至少兩個(gè)電子 像機(jī)，信息處理器，其特點(diǎn)是根據(jù)“極線對(duì)應(yīng)”關(guān)系正確的一對(duì)立體像對(duì)信息，由多個(gè)并行運(yùn)算的信息處理器，從任一對(duì)(待進(jìn)行立體匹配)極線出發(fā)，對(duì)極線上的像素，按照同一規(guī)則搜索、記錄相鄰8個(gè)像素中符合規(guī)則要求的像素方位編號(hào)，并從被編號(hào)的像素出發(fā)，繼續(xù)按照上述規(guī)則重復(fù)M步或重復(fù)到鄰域中沒(méi)有符合規(guī)則的后繼像素為止，得到從極線上每一像素按照規(guī)則發(fā)出之曲線的相對(duì)坐標(biāo)記錄，即，得到格式為(Pi，Nl，N2，N3，...，Nm)的特征曲線向量，其中，Pi為像素在極線上的空間坐標(biāo)序號(hào)，Ni，表示符合規(guī)則之第i步像素方位編號(hào))；并且，在以上運(yùn)算(下面簡(jiǎn)稱“尋線運(yùn)算”)的基礎(chǔ)上，對(duì)相應(yīng)極線上的像素根據(jù)亮度差及曲線向量(NI，N2, N3，. . .，Nm)差的“加權(quán)和最小原則”進(jìn)行立體匹配；其中，尋線運(yùn)算依據(jù)的一組規(guī)則，可規(guī)定為，(一)·在與當(dāng)前像素相鄰的8個(gè)像素中，去除“先前像素”(防止后退)后，比較找出與當(dāng)前像素亮度差最小的像素為“后繼像素”；(二).當(dāng)亮度差最小像素不唯一時(shí)，以鄰域方位編號(hào)中序號(hào)最小(或最大)的像素為后繼像素。本發(fā)明公開(kāi)的一種利用特征曲線輔助立體匹配的算法和裝置，其工作原理如附圖
I所示，圖中，不帶撇極線上的像素(3)和對(duì)應(yīng)帶撇極線上的像素(2')、像素(5’)都有方位序號(hào)編號(hào)為①②③④⑤⑥⑦⑧共8個(gè)像素與其相鄰(被灰色填充的位置表示特征曲線經(jīng)過(guò)的位置)，當(dāng)僅僅根據(jù)像素RGB亮度難以判定像素(3)的匹配像素究竟是像素(2’)，還是像素(5，)時(shí)？本發(fā)明利用根源于待匹配像素之曲線向量的差異程度，可以確定與像素(3)真正匹配的是像素(2’)，不是像素(5’)，完成找到立體匹配像素的任務(wù)。采用本發(fā)明的好處是不需要主觀預(yù)設(shè)比較窗口，通過(guò)附加曲線矢量特征，賦予待匹配像素更多的個(gè)性特征，提高了匹配像素的區(qū)分度，降低了誤匹配概率；并且，由于該算法基于圖像的微觀特征進(jìn)行立體匹配，具有可以并行運(yùn)算處理的優(yōu)點(diǎn)，允許通過(guò)設(shè)置多個(gè)并行運(yùn)算的硬件，大大加速“立體匹配”速度，并在確認(rèn)兩像素存在立體匹配關(guān)系后，兩像素Pi值之差，就是其視差，簡(jiǎn)單易算；使采用上述算法的并行信息處理系統(tǒng)可以實(shí)時(shí)得出視差(即物距信息)，可滿足汽車(chē)防撞等實(shí)時(shí)性要求很高領(lǐng)域的自動(dòng)測(cè)距需要。本發(fā)明的最佳實(shí)施例是在車(chē)輛前方彼此相距近似為車(chē)輛寬度的兩邊大燈附近各安裝一個(gè)主光軸指向正前方、且和水平面平行、經(jīng)過(guò)極線校正的電子像機(jī)，獲取立體像對(duì)；像機(jī)內(nèi)配置對(duì)紅外線敏感的彩色CCD感光像素面陣列，并配置執(zhí)行上述算法的并列信息處理器，且處理器僅僅對(duì)兩光軸所在平面內(nèi)那一對(duì)極線上、成像在左像機(jī)左側(cè)極線位置和右像機(jī)右側(cè)極線位置的像素(即，僅僅處理與像機(jī)安裝高度同高，且物體出現(xiàn)在兩光軸之間的情況，進(jìn)一步加快防撞實(shí)時(shí)處理過(guò)程)進(jìn)行立體匹配處理；采用“與當(dāng)前像素相鄰的8個(gè)像素中，比較找出與當(dāng)前像素亮度差最小的像素為后繼像素，當(dāng)亮度差最小像素不唯一時(shí)，以鄰域方位編號(hào)中序號(hào)最小的像素為后繼像素”這一規(guī)則，記錄特征曲線向量的各個(gè)分量(按照此規(guī)則記錄的曲線和景物的自然紋理近似)，且在記錄曲線向量的每個(gè)分量時(shí)，采取 在一字節(jié)(8位存儲(chǔ)單元中)，將對(duì)應(yīng)位“置1”，其余位“清O”的方式記錄曲線方位走向，從而，便于通過(guò)兩個(gè)待比較曲線向量對(duì)應(yīng)分量(即對(duì)應(yīng)字節(jié))間“邏輯乘”運(yùn)算，快速比對(duì)兩個(gè)曲線向量的走向異同，實(shí)現(xiàn)快速立體匹配；并根據(jù)處理結(jié)果，適時(shí)啟動(dòng)聲光報(bào)警或啟動(dòng)剎車(chē)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)防撞。
權(quán)利要求
1.一種利用特征曲線輔助立體匹配的算法和裝置，包括至少兩個(gè)電子像機(jī)，信息處理器，其特點(diǎn)是根據(jù)“極線對(duì)應(yīng)”關(guān)系正確的一對(duì)立體像對(duì)信息，由多個(gè)并行運(yùn)算的信息處理器，從任一對(duì)(待進(jìn)行立體匹配)極線出發(fā)，對(duì)極線上的像素，按照同一規(guī)則搜索、記錄相鄰8個(gè)像素中符合規(guī)則要求的像素方位編號(hào)，并從被編號(hào)的像素出發(fā)，繼續(xù)按照上述規(guī)則重復(fù)M步或重復(fù)到鄰域中沒(méi)有符合規(guī)則的后繼像素為止，得到從極線上每一像素按照規(guī)則發(fā)出之曲線的相對(duì)坐標(biāo)記錄，得到格式為(Pi，Nl，N2，N3，...，Nm)的特征曲線向量，其中，Pi為像素在極線上的空間坐標(biāo)序號(hào)，Ni，表示符合規(guī)則之第i步像素方位編號(hào))；并且，在以上運(yùn)算(下面簡(jiǎn)稱“尋線運(yùn)算”)的基礎(chǔ)上，對(duì)相應(yīng)極線上的像素根據(jù)亮度差及曲線向量(N1，N2，N3，. . .，Nm)差的“加權(quán)和最小原則”進(jìn)行立體匹配。
2.由權(quán)利要求I所述的一種利用特征曲線輔助立體匹配的算法和裝置，其中，尋線運(yùn)算依據(jù)的規(guī)則，其特點(diǎn)是，在與當(dāng)前像素相鄰的8個(gè)像素中，去除“先前像素”后，比較找出與當(dāng)前像素亮度差最小的像素為“后繼像素”，當(dāng)亮度差最小像素不唯一時(shí)，以鄰域方位編號(hào)中序號(hào)最小(或最大)的像素為后繼像素。
3.由權(quán)利要求I所述的一種利用特征曲線輔助立體匹配的算法和裝置，其特點(diǎn)是，在記錄曲線向量的每個(gè)分量時(shí)，采取將一字節(jié)(8位存儲(chǔ)單元中)，對(duì)應(yīng)存儲(chǔ)位“置1”，其余位“清0”的方式記錄曲線方位走向。
4.一種應(yīng)用立體匹配技術(shù)于汽車(chē)防撞系統(tǒng)的方法，其特點(diǎn)是，在車(chē)輛前方彼此相距近似為車(chē)輛寬度的兩邊大燈附近各安裝一個(gè)電子像機(jī)，獲取立體像對(duì)；且處理器僅僅對(duì)兩光軸所在平面內(nèi)那一對(duì)極線上、成像在左像機(jī)左側(cè)極線位置和右像機(jī)右側(cè)極線位置的像素進(jìn)行立體匹配處理。
全文摘要
一種利用特征曲線輔助立體匹配的算法和裝置。本發(fā)明屬于信息技術(shù)領(lǐng)域。在該領(lǐng)域，已有多種立體匹配算法，均難滿足誤匹配少和實(shí)時(shí)性強(qiáng)的要求。本發(fā)明的目的是，提供一種算法簡(jiǎn)單、誤匹配少和實(shí)時(shí)性強(qiáng)的算法和裝置，可用于降低汽車(chē)碰撞事故的發(fā)生率。本發(fā)明公開(kāi)的一種利用特征曲線輔助立體匹配的算法和裝置，其特點(diǎn)是從待匹配像素出發(fā)按照同一規(guī)則在臨近8個(gè)像素中搜索、記錄特征曲線向量，并利用該特征向量輔助立體匹配，降低誤匹配概率。
文檔編號(hào)G06T7/00GK102760290SQ20111012193
公開(kāi)日2012年10月31日 申請(qǐng)日期2011年4月29日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月29日
發(fā)明者李維綱 申請(qǐng)人:李維綱