基于混合特征的图像序列景深获取算法研究

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1、万方数据分类号UDC密级学位论文基于混合特征的图像序列景深获取算法研究作者姓名：孟祥南指导教师：佟国峰副教授东北大学信息科学与工程学院申请学位级别：硕士学科类别：工学学科专业名称：模式识别与智能系统论文提交日期：2014年6月论文答辩日期：2014年6月学位授予日期：加f涉净7闩答辩委员会捅编评阅人：钱确列酿东北大学2014年6月万方数据AThesisinPatternRecognitionandIntelligentSystemTheResearchofImageSequence，SDepthAcquisitionAlgorithmBasedonMixing

2、CharacteristicsByMengXiangnanSupervisor：AssociateProfessorTongGuofengNortheasternUniversityJune2014万方数据独创性声明本人声明，所呈交的学位论文是在导师的指导下完成的。论文中取得的研究成果除加以标注和致谢的地方外，不包含其他入己经发表或撰写过的研究成果，也不包括本人为获得其他学位而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均己在论文中作了明确的说明并表示谢：也：思0学位论文作者签名：勿绎匆日期：矽f彤．歹，≥矽学位论文版权使用授权书本学位论文作者和指导

3、教师完全了解东北大学有关保留、使用学位论文的规定：即学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人同意东北大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索、交流。作者和导师同意网上交流的时间为作者获得学位后：半年口一年口一年半口两年∥学位论文作者签名：壶分绎＼牵导师签名：签字日期：yI嘭．6、础7签字日期：万方数据东北大学硕士学位论文摘要基于混合特征的图像序列景深获取算法研究摘要基于图像序列的景深获取算法是根据图像序列的场景相关性，恢复得到图像中场景的深度信息，进而获得场景精确结构模型的理论方法。这样的算法在汽车自

4、动驾驶、文物保护以及数字城市管理等领域有着重要的应用价值。故而本文深入研究了一种基于混合特征的图像序列景深获取算法，本算法可以高效精确地恢复出场景深度信息。同时，本文利用CUDA(ComputeUnifiedDeviceArchitecture)架构对算法的主要耗时步骤进行了并行化改造，在保证精度的同时大幅度的提升了算法的运算效率。首先，本文利用图像序列之间的场景连续性特征，对图像序列进行特征提取与匹配计算，而后利用RANSAC(RandomSampleConsensus)算法迭代优化得到最优基本矩阵模型，并利用这个模型去除误匹配。之后根据视图几何理论恢复得到

5、相机的初始位姿以及场景的初始结构。最后利用捆集调整算法依据重投影误差约束对相机位姿以及场景深度进行统一调整，最终得到精确地相机位姿。然后，利用具有精确位姿图像序列之间的场景连续性约束，设定滑动窗口对图像进行进一步稠密匹配，而后根据追踪的原理将两两图像之间的匹配关系连成特征点流，最后根据重投影误差约束的多视图景深恢复算法对特征点流进行计算，从而得到场景的稠密景深信息。之后本文着重介绍了一种基于混合特征的快速稠密匹配算法，这种算法的基本匹配原则为基于相关分析的区域匹配，而后利用图像序列的稳定SIFT(Scale．invariantfeaturetransform)

6、特征以及对极约束对匹配种子点进行区域划分，从而提高了算法的实时性。最后根据图像的纹理特征研究设计了一种基于检测场景边缘的自适应窗口算法，实验证明，这样的算法可以对复杂场景有较好的鲁棒性。并且能够完成快速精确地匹配计算。最后，通过实验分析得出了算法的主要耗时步骤，并利用CUDA架构对特征提取与匹配、RANSAC去除误匹配、相机位姿恢复以及多视图快速匹配算法进行了并行化改造，最终通过实验验证，证明在算法精度未发生改变的情况下，并行算法大幅度提高了算法的运算速度。关键词：混合特征；图像序列；景深获取算法万方数据东北大学硕士学位论文Abs仃actTheResearch

7、ofImageSequence’SDepthAcquisitionAlgorithmBasedonMixingCharacteristicsAbs仃actTheimagesequence’Sdepthacquisitionalgorithmrestoresdepthinformationandgetsaccuratescenestructuremodels，anditisbasedonthecorrelationofthesceneinimagesequences．Thisalgorithmhasimportantapplicationalvalueinthe

8、fieldofautomotiveau