基于变分优化的双目立体图像生成方法研究

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1、基于变分优化的双目立体图像生成方法研究张驭航2016年1月中图分类号：TP391UDC分类号：004.9基于变分优化的双目立体图像生成方法研究作者姓名张驭航学院名称计算机学院指导教师张磊副教授答辩委员会主席朱振峰教授申请学位工学硕士学科专业计算机科学与技术学位授予单位北京理工大学论文答辩日期2016年1月ResearchonaVariationalMethodforMakingBinocularStereoImagesCandidateName：YuhangZhangSchoolorDepartment:SchoolofComputerScienceFacultyMentor:

2、Assco.Prof.LeiZhangChair,ThesisCommittee：Prof.ZhenfengZhuDegreeApplied:MasterofPhilosophyMajor：ComputerScienceandTechnologyDegreeby:BeijingInstituteofTechnologyTheDateofDefence：January，2016研究成果声明本人郑重声明：所提交的学位论文是我本人在指导教师的指导下进行的研究工作获得的研究成果。尽我所知，文中除特别标注和致谢的地方外，学位论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得北京

3、理工大学或其它教育机构的学位或证书所使用过的材料。与我一同工作的合作者对此研究工作所做的任何贡献均已在学位论文中作了明确的说明并表示了谢意。特此申明。签名：日期：北京理工大学硕士学位论文摘要近年来，立体显示技术取得了长足的进步，立体摄像机、立体电影和立体电视等应用进入到了人们的日常生活。与立体显示技术的迅猛发展相比，立体内容生成技术还相对滞后。视角合成是立体生成的关键技术之一。现有的基于视角合成的立体生成方法不能有效地利用多幅已有视图，并且在合成视图的修复过程中会引入额外噪声。此外，由于传统的视角合成方法不能逐像素地指定合成视图的视点位置，因此无法实现逐像素视差控制的立体生成。

4、针对传统视角合成方法应用到立体生成时存在的问题，本文基于变分优化思想提出了一种可逐像素控制视点的视角合成方法。该方法将视角合成表示为变分能量函数最小化问题，定义了可指定合成视图中每个像素点视点位置的能量项，通过最小化该能量项使合成视图趋近于满足约束条件的目标视图。同时，该方法还通过对目标视图进行显式地加权平均计算，大大降低了计算复杂度。基于光场图像的视角合成实验证明了该方法的正确性和有效性。相比于传统方法，合成视图的信噪比普遍提高3%左右。基于上述变分视角合成方法，本文进一步提出了变分双目立体图像/视频生成方法。该方法将立体生成中的视角合成和图像修复整合为变分能量函数优化过程，

5、减少了合成视图修复所带来的瑕疵，并且可有效地利用多幅输入视图。该方法通过逐像素视差映射来改变场景的局部深度，首先根据映射后的目标视差计算出目标视图的逐像素视点位置，然后利用合成的新视图来生成满足视差约束的立体图像/视频。基于光场图像和Kinect视频的立体生成实验证明了该方法的高效性和实用性。与传统方法相比，本文方法在时间和内存消耗上都有了近50%的性能提升。关键词：视角合成；立体生成；逐像素；变分优化I北京理工大学硕士学位论文AbstractInrecentyears,thestereodisplaytechnologyhasmadehugeprogress,applicat

6、ionssuchasstereocamera,3Dmovieand3Dtelevisionhavebeengainingtheirgroundinourdailylife.Comparedwiththerapiddevelopmentofstereodisplaytechnology,thetechnologyofstereocontentgenerationfallsbehindrelatively.Viewsynthesisisoneofthekeytechnologyofstereogeneration.Existingstereogenerationmethodsbas

7、edonviewsynthesiscan’tutilizetheexistingviewseffectively,andmayintroduceextranoiseintheimageinpaintingprocess.Inaddition,becausetraditionalviewsynthesismethodscan’tspecifyviewpointforeachpixelofthesynthesizedview,itishardtorealizeper-pixeldisparity