基于色彩与视差空间分析的立体视频图象分割

《基于色彩与视差空间分析的立体视频图象分割》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、华中科技大学博士学位论文基于色彩与视差空间分析的立体视频图象分割姓名：罗秋明申请学位级别：博士专业：计算机系统结构指导教师：周敬利20031103摘要+￥578973图象分割是整个图象工程的关键技术之一，是图象信息处理的表达从具体到抽象的必要步骤。虽然在许多应用系统中需完成运动目标和静止背景的分割，但是，与静态图象分割技术的情况类似，连续视频图象的运动目标分割技术相对还不完善。近期的一些前景分割技术采用了复杂的自适应混合多模型的背景建立方法，并采用了从立体视频图象中获得的深度图(DepthMap，即是以观测者为中心的距离)这种本征(Int

2、rinsic)信息，具备较好的抗光照变化的能力，取得了比较理想的结果。但是这也引入一些问题，由于深度图是通过视差计算获得的，而视差计算中的匹配过程存在多义性，这就使得各种算法不能完全避免误匹配，并且匹配过程是一个计算量极大的过程，如果使用了迭代方法则更具有计算时间的不确定性。基于现有的研究，在借鉴了使用色彩与深度信息的分割方法基础上，本文提出了一种相类似的新算法——使用色彩与视差空间信息的SCADI(SegmentationofColorandDisparityInformation)分割技术，它由多帧平均的FAS(FrameAverag

3、eSegmentation)和视差空间分割DSS(DisparitySpaceSegmentation)两个关键算法构成。将上述算法的两种分割结果融合而产生出的前景分割将获得类似于采用色彩与深度图分割的性能。FAS算法的输入是彩色视频，它主要基于EM(Expectation．Maximiztion)算法原理来完成多高斯(Multi—Gaussian)背景模型参数的估计。针对色彩伪装问题的分析，得出了对色彩伪装问题进行定量描述的分割盲区宽度定义，在此基础上提出了上述的时间轴上多帧平均的算法，它能够有效地压缩背景模型宽度(即分割盲区宽度)，正

4、确分割出相对于背景而言对比度很低的前景目标。但是FAS算法也引入了负面的拖尾效应，它与目标运动速度和前景背景对比度有关。在不同噪声环境、不同的前景背景对比度、不同的前景物体运动速度和不同的管道深度下的实验分析表明，FAS算法在处理伪装问题上有明显的优势。利用视差空间信息的视频图象分割的研究，以及提出的DSS视差空间分割算法是本文的重点和创新所在。DSS算法是通过检测视差空间内的变化区域来定位场景中运动物体的，因为采用了本征信息所以也具有光照无关性的优点。它需要通过统计方法得出视差空间内的背景模型，用左视线上所有匹配值的Minkovski距

5、离作为特征来刻划视差空间的变化大小，并判断出变化区域。通过视差空间内的变化区域来定位运动’本文珂f究T作受湖北省自然科学基金资助项日“基于内容的视频对象分割算法研究”编号S9J010，以及合作项日“基于小激变换的MPEG4技术研究”支持。束经俸者、≮0j嗣意1幻垒文公布物体位置的理论基础在于文中提出的视差一致性定义，而后者又得益于本文研究过程中提出的一种新的图示方法。理论分析和实验证明DSS能够成功的分割前景物体并且具有较好的抗光照变化能力。与深度图分割相比较，在视差空间做分割的优点在于：深度图是从视差空间图象获得的，因此后者具有比前者更

6、多的有效信息，可信度更高，且不存在无效区域的问题；分割步骤从获取图象一匹配计算一获取视差图／深度图一分割，变为获取图象一匹配计算．分割，大大降低了计算复杂度。SCADI验证系统将FAS与DSS的分割结果通过一定的判定准则以及腐蚀和膨胀等数学形态学操作实现融合，结合了前者的分辨率和后者的抗光照变化能力。它是包含了图象数据获取与校正模块，色彩分割模块、DSl分割模块、融合模块的测试验证平台。SCADI借鉴了使用色彩与深度图信息的分割思想，并且缓解了色彩分割中的盲区问题、用视差空间图象替代深度图象从而获得相似的抗光照变化能力以及计算量的显著下降

7、——运算时间减少一倍以上。特别是DSS算法，与使用深度图的分割方法相比，采用了更多的先验知识、具有更好的并行性、采用了相似的预／后处理以及具有相似的抗光照突变能力。它不仅是作为深度图分割的替换，可以应用在需完成运动目标与静止背景分割的场合，比如立体视频压缩编码、基于对象的视频压缩编码器、监控系统、人物跟踪、动作与手势理解、战场监测等等，而且视差空间分析方法作为全新的一个领域对立体视觉中运动物体的定位也具有指导意义。关键词：前景分割；立体视频；视差空间分析；视差一致性；分割盲区ABSTRACTSegmentationisacriticals

8、tepintheimageengingeering，whichisthegatebetweentheprimarydescriptionandabstractivedescription．Ma