圖像匹配方法和裝置以及深度數(shù)據(jù)測量方法和系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及圖像匹配方法、圖像匹配裝置、深度數(shù)據(jù)測量方法以及深度圖像測量系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]圖像匹配是在雙目立體視覺的景深(在下文中也稱為“深度數(shù)據(jù)”)提取中非常重要的一個(gè)步驟。此步驟的目標(biāo)是找出圖像的每個(gè)像素點(diǎn)在另一個(gè)視角的圖像上的對(duì)應(yīng)的像素點(diǎn)，算出視差圖像，估算出景深圖像，即在其每個(gè)像素點(diǎn)處標(biāo)明了對(duì)應(yīng)的深度數(shù)據(jù)。
[0003]現(xiàn)有的兩種主要的圖像匹配算法是局部立體匹配算法和全局立體匹配算法。
[0004]局部立體匹配算法的基本原理是給定在一幅圖像上的某一點(diǎn)，選取該像素點(diǎn)鄰域內(nèi)的一個(gè)子窗口，在另一幅圖像中的一個(gè)區(qū)域內(nèi)的所有可能位置，根據(jù)某種相似性判斷依據(jù)，尋找與子窗口圖像最為相似的子圖，其匹配的子圖中對(duì)應(yīng)的像素點(diǎn)即為該像素的匹配點(diǎn)。
[0005]全局立體匹配算法主要是采用了全局的優(yōu)化理論方法估計(jì)視差，建立全局能量函數(shù)，通過最小化全局能量函數(shù)得到最優(yōu)視差值。全局匹配算法得到的結(jié)果比較準(zhǔn)確，但是其運(yùn)行時(shí)間比較長。不適合實(shí)時(shí)運(yùn)行。
[0006]因此，仍然需要一種能夠快速實(shí)現(xiàn)圖像匹配的方案。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種圖像匹配方法、圖像匹配裝置、深度數(shù)據(jù)測量方法以及深度圖像測量系統(tǒng)，其使得能夠提高圖像查找匹配的速度。
[0008]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種深度圖像測量系統(tǒng)，包括:激光投射裝置，用于向拍攝空間投射編碼結(jié)構(gòu)光；第一成像設(shè)備和第二成像設(shè)備，對(duì)拍攝空間進(jìn)行拍照，分別得到第一圖像和第二圖像，第一成像設(shè)備和第二成像設(shè)備之間具有預(yù)定的相對(duì)位置關(guān)系；存儲(chǔ)器，存儲(chǔ)第一圖像和第二圖像；處理器，獲取第一圖像和第二圖像，確定第二圖像中的第二圖像像素與第一圖像中的第一圖像像素之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系，并根據(jù)相互對(duì)應(yīng)的第一圖像像素和第二圖像像素之間的位置差異，以及預(yù)定的相對(duì)位置關(guān)系，確定第一圖像像素的深度數(shù)據(jù)，并將深度數(shù)據(jù)與第一圖像像素關(guān)聯(lián)地存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中。
[0009]其中，處理器對(duì)于第一圖像中的各個(gè)第一圖像像素，根據(jù)預(yù)定的鄰域規(guī)則分別選取其鄰近區(qū)域，根據(jù)預(yù)定的編碼規(guī)則，基于鄰近區(qū)域中各像素的像素值進(jìn)行編碼，得到編碼值，作為第一編碼值，并在存儲(chǔ)器中的對(duì)應(yīng)關(guān)系表中，關(guān)聯(lián)地存儲(chǔ)第一編碼值和第一圖像像素在第一圖像中的第一位置。
[0010]并且，處理器對(duì)于第二圖像中的第二圖像像素，根據(jù)預(yù)定的鄰域規(guī)則選取其鄰近區(qū)域，根據(jù)預(yù)定的編碼規(guī)則，基于鄰近區(qū)域中各像素的像素值進(jìn)行編碼，得到編碼值，作為第二編碼值，在對(duì)應(yīng)關(guān)系表中，查找與第二編碼值相同的第一編碼值，并得到與其對(duì)應(yīng)的第一位置，確定第二圖像像素與對(duì)應(yīng)的第一位置處的第一圖像像素對(duì)應(yīng)。
[0011]這樣，可以通過對(duì)應(yīng)關(guān)系表快速地建立第一編碼值、第一位置、第二編碼之間的聯(lián)系，并確定第二圖像像素與第一圖像像素的對(duì)應(yīng)關(guān)系。
[0012]優(yōu)選地，編碼結(jié)構(gòu)光可以是紅外光。
[0013]優(yōu)選地，第一成像設(shè)備和第二成像設(shè)備可以是紅外成像設(shè)備。
[0014]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種圖像匹配方法，其步驟包括:獲取第一成像設(shè)備和第二成像設(shè)備對(duì)拍攝空間進(jìn)行拍照分別得到的第一圖像和第二圖像，第一成像設(shè)備和第二成像設(shè)備之間具有預(yù)定的相對(duì)位置關(guān)系；對(duì)于第一圖像中的各個(gè)第一圖像像素，根據(jù)預(yù)定的鄰域規(guī)則分別選取其鄰近區(qū)域；根據(jù)預(yù)定的編碼規(guī)則，基于鄰近區(qū)域中各像素的像素值進(jìn)行編碼，得到編碼值，作為第一編碼值；在對(duì)應(yīng)關(guān)系表中，關(guān)聯(lián)地存儲(chǔ)第一編碼值和第一圖像像素在第一圖像中的第一位置；對(duì)于第二圖像中的第二圖像像素，根據(jù)預(yù)定的鄰域規(guī)則選取其鄰近區(qū)域；根據(jù)預(yù)定的編碼規(guī)則，基于鄰近區(qū)域中各像素的像素值進(jìn)行編碼，得到編碼值，作為第二編碼值；在對(duì)應(yīng)關(guān)系表中，查找與第二編碼值相同的第一編碼值，并得到與其對(duì)應(yīng)的第一位置；確定第二圖像像素與對(duì)應(yīng)的第一位置處的第一圖像像素對(duì)應(yīng)。
[0015]優(yōu)選地，鄰近區(qū)域可以為矩形子窗口，矩形子窗口具有相互垂直的第一方向和第二方向上的邊，第一成像設(shè)備的中心和第二成像設(shè)備的中心之間的連線平行于第一方向。
[0016]優(yōu)選地，基于鄰近區(qū)域中個(gè)像素的像素值進(jìn)行編碼的步驟可以包括:將鄰近區(qū)域中所有像素的像素值按照預(yù)定的順序依次排列，得到一維向量；在一維向量中，將大于或等于預(yù)定閾值的像素值置換為1，將小于預(yù)定閾值的像素值置換為0，從而得到編碼值。
[0017]優(yōu)選地，基于鄰近區(qū)域中各像素的像素值進(jìn)行編碼的步驟還可以包括:累加矩形子窗口中具有相同第一方向坐標(biāo)值的所有像素的像素值，作為對(duì)應(yīng)于該第一方向坐標(biāo)值的累計(jì)像素值；將對(duì)應(yīng)于矩形子窗口中所有第一方向坐標(biāo)值的累計(jì)像素值按照預(yù)定的順序依次排列，得到一維向量；在一維向量中，將大于或等于預(yù)定閾值的累計(jì)像素值置換為1，將小于預(yù)定閾值的累計(jì)像素值置換為0，從而得到編碼值。
[0018]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種圖像匹配裝置，包括:圖像獲取裝置，用于獲取第一成像設(shè)備和第二成像設(shè)備對(duì)拍攝空間進(jìn)行拍照分別得到的第一圖像和第二圖像，第一成像設(shè)備和第二成像設(shè)備之間具有預(yù)定的相對(duì)位置關(guān)系；第一處理裝置，對(duì)于第一圖像中的各個(gè)第一圖像像素，進(jìn)行編碼處理；第二處理裝置，對(duì)于第二圖像中的第二圖像像素，進(jìn)行編碼處理。
[0019]優(yōu)選地，第一處理裝置可以包括:第一選取裝置，用于根據(jù)預(yù)定的鄰域規(guī)則分別選取第一圖像像素的鄰近區(qū)域；第一編碼裝置，用于根據(jù)預(yù)定的編碼規(guī)則，基于鄰近區(qū)域中各像素的像素值進(jìn)行編碼，得到編碼值，作為第一編碼值；關(guān)聯(lián)存儲(chǔ)裝置，用于在對(duì)應(yīng)關(guān)系表中，關(guān)聯(lián)地存儲(chǔ)第一編碼值和第一圖像像素在第一圖像中的第一位置。
[0020]優(yōu)選地，第二處理裝置可以包括:第二選取裝置，用于根據(jù)預(yù)定的鄰域規(guī)則選取其臨近區(qū)域；第二編碼裝置，用于根據(jù)預(yù)定的編碼規(guī)則，基于鄰近區(qū)域中各像素的像素值進(jìn)行編碼，得到編碼值，作為第二編碼值；查找裝置，用于在對(duì)應(yīng)關(guān)系表中，查找與第二編碼值相同的第一編碼值，并得到與其對(duì)應(yīng)的第一位置；對(duì)應(yīng)關(guān)系確定裝置，用于確定第二圖像像素與對(duì)應(yīng)的第一位置處的第一圖像像素對(duì)應(yīng)。
[0021]優(yōu)選地，鄰近區(qū)域可以為矩形子窗口，矩形子窗口具有相互垂直的第一方向和第二方向上的邊，第一成像設(shè)備的中心和第二成像設(shè)備的中心之間的連線平行于第一方向。
[0022]優(yōu)選地，第一編碼裝置和第二編碼裝置分別可以包括:累加裝置，用于累加矩形子窗口中具有相同第一方向坐標(biāo)值的所有像素的像素值，作為對(duì)應(yīng)于該第一方向坐標(biāo)值的累計(jì)像素值；第二排列裝置，用于將對(duì)應(yīng)于矩形子窗口中所有第一方向坐標(biāo)值的累計(jì)像素值按照預(yù)定的順序依次排列，得到一維向量；第二置換裝置，用于在一維向量中，將大于或等于預(yù)定閾值的累計(jì)像素值置換為1，將小于預(yù)定閾值的累計(jì)像素值置換為0，從而得到編碼值。
[0023]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種深度數(shù)據(jù)測量方法，包括:向拍攝空間投射編碼結(jié)構(gòu)光；使用第一成像設(shè)備和第二成像設(shè)備對(duì)拍攝空間進(jìn)行拍照，分別得到第一圖像和第二圖像，第一成像設(shè)備和第二成像設(shè)備之間具有預(yù)定的相對(duì)位置關(guān)系；通過前述的圖像匹配方法，確定第二圖像中的第二圖像像素與第一圖像中的第一圖像像素之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系；根據(jù)相互對(duì)應(yīng)的第一圖像像素和第二圖像像素之間的位置差異。以及預(yù)定的相對(duì)位置關(guān)系，確定第一圖像像素的深度數(shù)據(jù)。
[0024]優(yōu)選地，第一成像設(shè)備的中心和第二成像設(shè)備的中心之間的連線可以平行于第一方向。
[0025]優(yōu)選地，編碼結(jié)構(gòu)光可以是按照編碼數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行投射的光束集，編碼數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的編碼值在第一方向上一般具有唯一"性。
[0026]優(yōu)選地，編碼數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的編碼值在垂直于第一方向的第二方向上可以是周期性重復(fù)的。
[0027]優(yōu)選地，編碼數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)可以為De Bruijn(德布魯因)序列。
[0028]優(yōu)選地，鄰近區(qū)域可以為矩形子窗口，矩形子窗口具有第一方向和垂直于第一方向的第二方向上的邊。
[0029]優(yōu)選地，基于鄰近區(qū)域中各像素的像素值進(jìn)行編碼的步驟可以包括:將鄰近區(qū)域中所有像素的像素值按照預(yù)定的順序進(jìn)行排列，得到一維向量；在一維向量中，將大于或等于預(yù)定閾值的像素置換為1，將小于預(yù)定閾值的像素值置換為0，從而得到所述編碼值。
[0030]優(yōu)選地，編碼數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)還可以為M-array (Μ序列)。
[0031]基于鄰近區(qū)域中各像素的像素值進(jìn)行編碼的步驟還可以包括:在矩形子窗口中，累加具有相同第一方向坐標(biāo)值的所有像素的像素值，作為對(duì)應(yīng)于該第一方向坐標(biāo)值的累計(jì)像素值；將對(duì)應(yīng)于矩形子窗口中所有第一方向坐標(biāo)值的累計(jì)像素值按照預(yù)定的順序依次排列，得到一維向量；在一維向量中，將大于或等于預(yù)定閾值的累計(jì)像素值置換為1，將小于預(yù)定閾值的累計(jì)像素值置換為0，從而得到編碼值。
[0032]由此，通過借助于圖像編碼，能夠提高圖像匹配計(jì)算的速度。
【附圖說明】
[0033]通過結(jié)合附圖對(duì)本公開示例性實(shí)施方式進(jìn)行更詳細(xì)的描述，本公開的上述以及其它