基于Census变换和改进自适应窗口的立体匹配算法

《基于Census变换和改进自适应窗口的立体匹配算法》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、航空学报ActaAeronauticaetAstrenauticaSinicaMay252012V01．33No5886—892ISSN1000-6893CN11-1929／Vhttp：#hkxb．buaa．edu．cnhkxb@buaa．edu．crl文章编号：1000—6893(2012)05—0886—07基于Census变换和改进自适应窗口的立体匹配算法周龙，徐贵力。，李开宇，王彪，田裕鹏，陈欣南京航空航天大学自动化学院，江苏南京210016摘要：针对现有立体匹配算法难以在幅度失真图像中获取高匹配精度的问题，提出了一种基于Census

2、变换和改进自适应窗口的立体匹配算法。首先根据图像结构和色彩信息获得基于十字骨架的任意形状和大小的Census变换窗口；其次利用Census变换的Hamming距作为匹配代价，使用两次累加降低计算复杂度，采用局部优化得到初始视差；最后提出一种基于均值偏移的视差提精方法，有效地处理了不可信视差区域，获得高精度的视差图。实验表明，通过该算法获得的视差图与当前优秀的局部算法相比精度相当，特别是能很好地处理现有算法难以解决的幅度失真问题，适用于无人机视觉导航的应用。关键词：立体匹配；Census变换；改进自适应窗El；幅度失真；视差提精中图分类号：V2

3、49．3；TP391．41文献标识码：A基于立体视觉的无人机导航是当前国内外的一个研究热点【l‘]，也是我国的一个重大需求。通过双目图像匹配得到视差图，可以为无人机视觉导航和着陆提供关键信息。国内外许多学者对这个领域进行了深入研究。Scharstein和Szelis—ki[3]深入研究了一些典型的立体匹配算法，将其主要划分为全局算法和局部算法两类，并建立一个立体匹配算法的评价网站[4]。相对于全局算法计算繁琐且参数设定过多的弊端，局部算法效率更高，易于实现。但局部算法一直存在如何自适应选择支持窗13和如何选择合适的匹配代价的问题。传统的固定窗

4、口存在变换窗13大小的选择问题，若窗1：3太小，则匹配代价区分度过低，在低纹理区域容易出现误匹配；若窗13过大，又会在深度不连续区域出现误匹配。Fusiello和Roberto[5]提出在预先给定的多个窗口中选择最优窗口作为支持窗口；Veksler[61提出逐点自适应选取支持窗13的形状和大小；Zhang[71根据相邻像素的色彩关系自适应选择任意形状和大小的支持窗口，取得较好的视差结果。另一方面，还需要选择合适的匹配代价才能得到满意的视差结果。Hirsehmulle等拇鲍对典型的匹配代价做了研究和评价，基于灰度／色彩一致性假设的匹配代价如AD

5、、Adaptweight[】⋯、Seg—mentsupport【lq等对于理想图像能够获得高精度的视差图，但对于因亮度变化、噪声等因素引起的幅度失真非常敏感，难以处理真实场景图像。对幅度失真不敏感的匹配代价主要有归一化互相关(NCC)、互信息和Rank、Census非参数变换[1幻等。Hirschmulle通过大量实验发现：基．于Census变换的匹配代价对各种幅度失真具有最强的鲁棒性。针对上述存在的匹配代价和窗121选择问题，收稿日期：20”-08-07；退修日期：2011-11-17：录用日期：20”．12-19；网络出版时间：20”一1

6、2-3114：06网络出版地址：wwwonkinet／kcms／detail／11．1929V20111231，1406003htmIDOI：ONKI：1I-1929／V．20111231．1406003基金项目：国家自然科学基会(50974105)；航空科学基金(20100152003)；江苏高校优势学科建设工程资助项目*通讯作者．Tel：025-84892284E-mail；guilixu2002@163conl戮禹格武IZhouL，XuGL。LiKY，ata／．StereomatchingalgorithmbasedonCensustr

7、ansformandmodifiedadaptivewindows。ActaAOrO．nauticaetAstronauticaSinica，2012，33(5)：886—892．属龙，徐贵立，李开宇，筹．基fC．erk∞$变换和改进自适应窗口的立体匹配算法j航空学撮，2012，33(5)：886—892．周龙等：基于Census变换和改进自适应窗口的立体匹配算法887本文提出了一种基于Census变换和自适应窗口的局部匹配算法，不仅精度上与当前最佳的局部算法相当，特别是对幅度失真具有较好鲁棒性；针对初始视差存在误匹配的问题，提出了一种基于均

8、值偏移的视差提精方法，进一步提高了视差精度。1基于Census变换和改进自适应窗口的匹配算法1．1Census变换Census变换(CT)是一种局部非参数变换，计算