基于图像校正与灰度相关性的立体匹配算法研究

机械 2010年第8期 总第37卷 设计与研究 ·15·

基于图像校正与灰度相关性的

立体匹配算法研究

时洪光，张凤生，郑春兰

（青岛大学 机电工程学院，山东 青岛 266071）

摘要：立体匹配是双目视觉系统中必不可少的环节，对特征点进行匹配求解过程复杂，而且误匹配率较高。外极线约束为立体匹配提供了便利条件，但由于实际系统中的外极线是弯曲的，使得沿外极线进行同名点搜索不仅非常耗时，而且计算过程受噪声影响大。给出一种基于图像校正与灰度相关性的立体匹配算法。首先采用图像校正方法将弯曲的外极线变为相互平行的水平外极线，简化了外极线的求取过程；再利用灰度相关性算法对同名点进行匹配。实验结果验证了本文方法的准确性和稳定性。

关键词：双目视觉；立体匹配；图像校正；灰度相关性

中图分类号：TP391 文献标识码：A 文章编号：1006－0316 (2010) 08－0015－04

Research on stereo matching method based on image rectification and gray correlation

SHI Hong-guang，ZHANG Feng-sheng，ZHENG Chun-lan

(College of Mechanical & Electrical Engineering，Qingdao University，Qingdao 266071，China)

Abstract：Stereo matching is requisite for a binocular vision system. The process of the feature points matching is complex and with some mistake. Epipolar line restriction is convenient for stereo matching. However, the epipolar line in a practical system is curved, which makes that the searching corresponding points along epipolar line not only is time-consuming, but also is seriously effected by noise. Presents a matching algorithm based on image rectification and gray correlation. The curved epipolar line was converted into parallel straight lines, which simplified the solving process of epipolar line, and then the algorithm based on gray correlation was used to match corresponding points. Programming calculation results verified its accuracy and stability.

Key words：binocular vision；stereo matching；image rectification；gray correlation

双目视觉系统被广泛应用于机器人视觉导航、智能交通、军事视觉制导等领域，而立体匹配是双目视觉系统中必不可少的环节[1]。立体匹配的本质就是给定一幅图像中的一点，寻找另一幅图像中的对应点，使得这两点为空间同一物体点的投影，进而求出二者的视差，以恢复场景的深度信息，并进一步求得该点的空间坐标。当空间的三维场景投影成二维图像时，同一物体在不同视点下的图像会有很大的不同，而且场景中的很多因素，像光照条件、镜头畸变、物理特性、噪声干扰和物体几何形状等，都会影响最终的匹配结果[2]。本文旨在研究匹配精度高、计算速度快的立体匹配方法。

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1 立体匹配约束条件

一般情况下，一幅图像中的某一特征基元在另一幅图像中可能会有很多候选匹配对象，可真正同名的结构基元只有一个，因此可能出现误匹配。为提高匹配精度，必须根据某些约束条件来消除误匹配。常用的匹配约束条件有：外极线约束、唯一性约束、连续性约束、相似性约束、顺序一致性约束等[3]。其中外极线约束把一个点在另一幅图像上的可能匹配点的分布从二维降到了一维，大幅度缩小了对应点的搜索空间，不仅提高了特征点搜索速度，而且减少了误匹配，应用最为广泛。

收稿日期：2010－03－15

作者简介：时洪光（1984－），男，山东德州市人，硕士研究生，主要研究方向为机械电子。