双目视觉立体匹配算法分析

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1、东北大学硕士学位论文第一章绪论对于表达与算法层次，视觉系统的研究应给出各部分的输入、输出和内部的信息表达，以及实现计算理论所规定的目标的算法，算法与表达有关，不同的表达方式，完成同一计算的算法会不同，但Mart认为，算法与表达是比计算理论低一层次的问题，不同的表达与算法，在计算理论层次上可以是相同的。最后一个硬件层次，是要回答“如何用硬件实现以上算法”。区分以上三个不同层次，对于深刻理解计算机视觉与生物视觉系统以及它们的关系都是有益的。目前计算机视觉的研究工作主要在前两个层次，即计算理论，表达与算法层次。对于

2、硬件实现，目前只有比较成熟的部分，如低层次处理中的去噪声和边缘抽取；对简单二维物体识别及简单场景下的视觉方法，已有专用芯片或其它并行处理体系结构方面的研究与试验产品；从系统上构造一般的视觉系统，虽有一些尝试，但一般并不成功。1．2．2视觉信息处理的三个阶段Mart从视觉计算理论出发，将系统分为自下而上的三个阶段，即视觉信息从最初的原始数据(二维图像数据)到最终对三维环境的表达经历了三个阶段的处理【31。第一阶段构成所谓“要素图”或“基元图”(primarysketch)，基元图由二维图像中的边缘点、直线段、曲

3、线、顶点、纹理等基本几何元素或特征组成；第二阶段，Marr称为对环境的2．5维描述，2．5维描述是一种形象的说法，意即部分的、不完整的三维信息描述，用“计算”的语言来讲，就是重建三维物体在观察者为中心的坐标系下的三维形状与位置。当人眼或摄像机观察周围环境物体时，观察者对三维物体最初是以自身的坐标系来描述的；另外，我们只能观察到物体的一部分(另一部分是物体的背面或被其它物体遮挡的部分)。这样，重建的结果是以观察者坐标系下描述的部分三维物体形状，称为2．5维描述。这一阶段中存在许多并行的相对独立的模块，如立体视觉

4、、运动分析、由灰度恢复表面形状等不同处理单元。2．5维捅述是不够的，事实上，从各种不同角度去观察物体，观察到的形状都是不完整的，不能设想，人脑中存有同一物体所有可能的观察角度看到的物体形象，以用来与所谓的物体的2．5维描述进行匹配与比较，因此，2．5维描述必须进一步处理得到物体的完整三维描述，并且必须是物体本身某一固定坐标系下的描述，这一阶段称为第：：阶段，即三维阶段。以上前哺个阶段，有些文献称为视觉的低层次处理，或早期视觉．也有人将第一阶段称为早期视觉．第：阶段称埘}Ij胡视觉。东北大学硕士擎tLC4-L第

5、一章绪论对于表达与算法层次，视觉系统的研究应给出各部分的输入、输出和内部的信息表达，以及实现计算理论所规定的目标的算法，算法与表达有关，不同的表达方式，完成同一计算的算法会不同，但Marc认为，算法与表达是比计算理论低‘层次的问题，不同的表达与算法，在计算理论层次上可以是相同的。最后一个硬件层次．是要回答“如何用硬件实现以上算法”。区分以上三个不同层欢，对于深刻理解计算机视觉与生物视觉系统以及它们的关系都是有益的。目前计算机视觉的研究工作主要在前两个层次，即计算理论，表达与算法层次。对于硬件实现，目前只有比较

6、成熟的部分，如低层次处理中的去噪声和边缘抽取；对简单二维物体识别及简单场景下的视觉方法．已有专用芯片或其它并行处理体系结构方面的研究与试验产品；从系统上构造一股的视觉系统，虽有一些尝试，但一般并不成功。1．2．2视觉信息处理的三个阶段Mart从视觉计算理论出发，将系统分为自下而上的三个阶段．即视觉信息从最初的原始数据(二维图像数据)到最终刘三维环境的表达经历了三个阶段的处理【3】。第一阶段构成所谓“要素图”或“基元图”(primarysketch)，基元图由二维图像中的边缘点、直线段、曲线、顶点、纹理等基本几

7、何元素或特征组成；第二阶段，Marr称为对环境的2．5维描述，25维描述是种形象的说法，意即部分的、不完整的三维信息描述，用“计算”的语言来讲，就是重建三维物体在观察者为中心的坐标系下韵=三维形状与位置。当人眼或摄像机观察周围环境物体时，观察者对三维物体最初是以自身的坐标系来描述的，另外，我们只能观察到物体的一部分(另一部分是物体的背而或被其它物体遮挡的部分)。这样，重建的结果足以观察者坐标系下描述的部分三维物体形状，称为2．5维描述。这一阶段中存在许多并行的相对独市的模块，如立体视觉、运动分析、由荻度恢复表

8、面形状等小l刊处理单元。2．5维描述是不够的，事实上，从各种不同角度去观察物体，观察到的形状都是不完整的，不能设想，人脑中存有同一物体所有可能的观察角度看到的物体形象，虬用来与所谓的物体的25维描述进行匹配与比较，因此，2．5维描述必须进步处理得到物体的完整三维描述，并且必颁是物体本身某一固定坐标系下的描述，这骱段称为第=!阶殴。即三维阶段。以上前两个Ijfr段，有些文献称为视觉的低层次处理，或早期