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在双目视觉系统中有哪些比较好的跟踪算法

发布时间:2019-07-25 03:07 来源:未知 编辑:admin

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  与普通的图像模板匹配不同的是,立体匹配是通过在两幅或多幅存在视点差异、几何畸变、灰度畸变、噪声干扰的图像对之间进行的,不存在任何标准模板进行匹配。立体匹配方法一般包含以下三个问题:(1)基元的选择,即选择适当的图像特征如点、直线、相位等作为匹配基元;(2)匹配的准则,将关于物理世界的某些固有特征表示为匹配所必须遵循的若干规则,使匹配结果能真实反映景物的本来面目;(3)算法结构,通过利用适当的数学方法设计能正确匹配所选择基元的稳定算法。 根据匹配基元的不同,立体视觉匹配算法目前主要分为三大类,即区域匹配、相位匹配和特征匹配: 基于区域灰度的匹配算法是把一幅图像(基准图)中某一点的灰度邻域作为模板,在另一幅图像(待匹配图)中搜索具有相同(或相似)灰度值分布的对应点邻域,从而实现两幅图像的匹配。这类算法的性能取决于度量算法及搜索策略的选择。另外,也必须考虑匹配窗口大小、形式的选择,大窗口对于景物中存在的遮挡或图像不光滑的情况会更多的出现误匹配,小窗口则不具有足够的灰度变化信息,不同的窗口形式对匹配信息也会有不同的影响。因此应该合理选取匹配区域的大小和形式来达到较好的匹配结果。 相位匹配是近二十年发展起来的一种匹配算法,相位作为匹配基元,即认为图像对中的对应点局部相位是一致的。最常用的相位匹配算法有相位相关法和相位差——频率法,虽然该方法是一种性能稳定、具有较强的抗辐射抗透视畸变能力、简单高效、能得到稠密视差图的特征匹配方法。但是,当局部结构存在的假设不成立时,相位匹配算法因带通输出信号的幅度太低而失去有效性,也就是通常提到的相位奇点问题,在相位奇点附近,相位信息对位置和频率的变化极为敏感,因此用这些像素所确定的相位差异来衡量匹配误差将导致极不可靠的结果。此外,相位匹配算法的收敛范围与带通滤波器的波长有关,通常要考虑相位卷绕,在用相位差进行视差计算时,由于所采用的相位只是原信号某一带通条件下的相位,故视差估计只能限制在某一限定范围之内,随视差范围的增大,其精确性会有所下降。 基于特征的图像匹配方法是目前最常用的方法之一,由于它能够将对整个图像进行的各种分析转化为对图像特征(特征点、特征曲线等)的分析的优点,从而大大减小了图像处理过程的计算量,对灰度变化、图像变形、噪音污染以及景物遮挡等都有较好的适应能力。 基于特征的匹配方法是为使匹配过程满足一定的抗噪能力且减少歧义性问题而提出来的。与基于区域的匹配方法不同,基于特征的匹配方法是有选择地匹配能表示景物自身特性的特征,通过更多地强调空间景物的结构信息来解决匹配歧义性问题。这类方法将匹配的搜索范围限制在一系列稀疏的特征上。利用特征间的距离作为度量手段,具有最小距离的特征对就是最相近的特征对,也就是匹配对。特征间的距离度量有最大最小距离、欧氏距离等。 特征点匹配算法严格意义上可以分成特征提取、特征匹配和消除不良匹配点三步。特征匹配不直接依赖于灰度,具有较强的抗干扰性。该类方法首先从待匹配的图像中提取特征,用相似性度量和一些约束条件确定几何变换,最后将该变换作用于待匹配图像。匹配中常用的特征基元有角点、边缘、轮廓、直线、颜色、纹理等。同时,特征匹配算法也同样地存在着一些不足,主要表现为: (l)特征在图像中的稀疏性决定了特征匹配只能得到稀疏的视差场,要获得密集的视差场必须通过使用插值的过程,插值过程通常较为复杂。 (2)特征的提取和定位的准确与否直接影响特征匹配结果的精确度。 (3)由于其应用场合的局限性,特征匹配往往适用于具有特征信息显著的环境中,在缺少显著主导特征环境中该方法有很大困难。 总之,特征匹配基元包含了算法编程上的灵活性以及令人满意的统计特性。算法的许多约束条件均能清楚地应用于数据结构,而数据结构的规则性使得特征匹配非常适用于硬件设计。例如,基于线段的特征匹配算法将场景模型描绘成相互联结的边缘线段,而不是区域匹配中的平面模型,因此能很好地处理一些几何畸变问题,对对比度和明显的光照变化等相对稳定。特征匹配由于不直接依赖于灰度,计算量小,比基于区域的匹配算法速度快的多。且由于边缘特征往往出现在视差不连续的区域,特征匹配较易处理立体视觉匹配中的视差不连续问题。

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