62、立体成像中的立体匹配算法详解

立体成像中的立体匹配算法详解

1. 立体匹配基础

立体匹配指的是在两个不同相机视图中匹配三维点,此操作只能在两个相机视图重叠的视觉区域进行。若要获得更好的结果,应尽量让相机接近正前平行排列。当知晓相机的物理坐标或场景中物体的尺寸时,可依据三角测量的视差测量值 (d = x_l - x_r)(若主光线在有限距离相交,则为 (d = x_l - x_r - (cx_{left} - cx_{right})))来推导深度测量值。若缺乏这些物理信息,只能计算出比例因子的深度。若没有相机内参,如使用 Hartley 算法时,只能计算出经过投影变换后的点位置。

OpenCV 实现了两种不同的立体匹配算法,分别是块匹配(BM)算法和半全局块匹配(SGBM)算法。这两种算法的基本功能都是将左右两幅图像转换为单幅深度图像,深度图像会为每个像素关联相机到该像素所代表物体的距离。以下是这两种算法的对比:
|算法名称|特点|速度|可靠性和准确性|
| ---- | ---- | ---- | ---- |
|块匹配(BM)算法|使用小的“绝对差之和”(SAD)窗口在左右立体校正图像中寻找匹配点,仅能找到两幅图像中强匹配(高纹理)的点|较快|相对较低|
|半全局块匹配(SGBM)算法|匹配在亚像素级别进行,使用 Birchfield - Tomasi 度量;尝试对计算出的深度信息施加全局平滑约束|较慢|较高|

2. 块匹配(BM)算法

2.1 算法步骤

块匹配立体对应算法作用于无畸变、校正后的立体图像对,包含以下三个阶段:
1. 预滤波 :对输入图像进行归一化处理,以减少

先展示下效果 https://pan.quark.cn/s/a4b39357ea24 遗传算法 - 简书 遗传算法的理论是根据达尔文进化论而设计出来的算法: 人类是朝着好的方向(最优解)进化,进化过程中,会自动选择优良基因,淘汰劣等基因。 遗传算法(英语:genetic algorithm (GA) )是计算数学中用于解决最佳化的搜索算法,是进化算法的一种。 进化算法最初是借鉴了进化生物学中的一些现象而发展起来的,这些现象包括遗传、突变、自然选择、杂交等。 搜索算法的共同特征为: 首先组成一组候选解 依据某些适应性条件测算这些候选解的适应度 根据适应度保留某些候选解,放弃其他候选解 对保留的候选解进行某些操作,生成新的候选解 遗传算法流程 遗传算法的一般步骤 my_fitness函数 评估每条染色体所对应个体的适应度 升序排列适应度评估值,选出 前 parent_number 个 个体作为 待选 parent 种群(适应度函数的值越小越好) 从 待选 parent 种群 中随机选择 2 个个体作为父方和母方。 抽取父母双方的染色体,进行交叉,产生 2 个子代。 (交叉概率) 对子代(parent + 生成的 child)的染色体进行变异。 (变异概率) 重复3,4,5步骤,直到新种群(parentnumber + childnumber)的产生。 循环以上步骤直至找到满意的解。 名词解释 交叉概率:两个个体进行交配的概率。 例如,交配概率为0.8,则80%的“夫妻”会生育后代。 变异概率:所有的基因中发生变异的占总体的比例。 GA函数 适应度函数 适应度函数由解决的问题决定。 举一个平方和的例子。 简单的平方和问题 求函数的最小值,其中每个变量的取值区间都是 [-1, ...
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