雙目立體匹配算法:ADCensus概述

ADCensus立體匹配算法是Xing Mei, Xun Sun, Mingcai Zhou等幾個人

在2011年,發表的一篇題目爲:《On Building anAccurate Stereo Matching System on Graphics Hardware》中提出的。

ADCensus雙目立體匹配算法曾一度排在MiddleBurry官網上第一的位置,引用量很高。

其主要優點是並行加速,精度又好,能有效兼顧這兩點。

本經驗主要分爲以下幾個方面:

ADCensus算法優點;算法步驟;匹配代價;代價聚合;視差優化;視差細化;


1、ADCensus算法優點;

基於GPU下的ADCensus立體匹配算法兼顧匹配速度和精度;

根據Scharstein 和Szeliski提出的理論算法分爲以下四個步驟:

代價計算(cost initialization):絕對差AD+Census變換算法

代價聚合(cost aggregation):動態十字交叉域

視差優化(disparity computation):掃描線視差優化

後處理(refinement):多步後處理操作

以上算法都可以通過並行加速提高速度。


2、AD-Census Cost Initialization:

對每個像素點和視差等級進行處理,本質上是並行的;

所以此步驟就只考慮如何提高代價計算精度。

常見的代價計算方法:絕對差AD,

互熵信息BT(“Depth Discontinuities by Pixel-to-Pixel Stereo” by S. Birchfield and C. Tomasi),基於梯度的,Census等。

Hirschmuller和Scharstein證明:Census是具有最好效果的算法;

Census是通過對圖像局部區域進行編碼,具有很好的相對次序性,對光照和圖像噪聲魯棒;

然而在重複區域和相似紋理區域具有匹配模糊性,導致誤匹配;

又由於AD絕對差對差異性比較敏感,

所以進行結合形成ADCensus算法計算初始代價;

函數的作用:

①使匹配代價的範圍在[0,1];

②通過lambda調節兩者的作用;

公式效果如圖所示:



3、Cross-basedCost Aggregation

代價聚合的目的:減少初始代價中的匹配模糊和圖像噪聲的影響。

代價聚合的依據:相似的區域具有相似的視差;

常見代價聚合方法:圖像分割,自適應權重,自適應窗口等。

這篇文章採用動態交叉域的代價聚合方法:

分爲兩步:交叉域構建,代價聚合;

代價聚合規則:計算顏色差值和空間距離,通過3規則構建交叉域;通過4次迭代進行代價聚合。

優點:對大的少紋理和視差不連續區域減少匹配誤差。




4、ScanlineOptimization

目的:選擇最佳的視差範圍,生成視差圖。

4方向的掃描線優化策略:適合並行計算,減少匹配模糊。

P1、P2懲罰係數:


5、Multi-stepDisparity Refinement

多步視差細化

①:通過左右一致性準則,檢測出離羣點:遮擋區域和視差不連續區域的點

②:Iterative Region Voting:

③:Proper Interpolation:

④:Depth DiscontinuityAdjustment:

⑤:Sub-pixel Enhancement:


6、實驗效果:ADCensus匹配算法:兼顧精度和速度;

據說可以達到實時的效果。


還有篇博文也是ADcensus的,http://www.cnblogs.com/sinbad360/p/7842009.html,互相印證,更好的理解。

 


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