CN105120255B - 一种视差图的平滑方法、装置及电子设备 - Google Patents
一种视差图的平滑方法、装置及电子设备 Download PDFInfo
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Abstract
本发明适用于图像处理领域，提供了一种视差图的平滑方法、装置及电子设备，包括：初始化A(x，y)、B(x，y)和F(x，y)为全零矩阵；获取S(x，y)中所有满足S(x，y)＝k的像素点(xk，yk)；使A(xk，yk)＝M(xk，yk)，B(xk，yk)＝1；计算以(xk，yk)为中心的所有A(xk‑i，yk‑j)的和TA(xk，yk)；计算(xk，yk)以为中心的所有B(xk‑i，yk‑j)的和，得到中所有满足S(x，y)＝k的像素点的数量TB(xk，yk)；根据TA(xk，yk)和TB(xk，yk)计算F(xk，yk)。本发明实现了视差的光滑或连续性，物体边缘的突变或不连续性得以保留。
Description
技术领域
本发明属于图像处理技术领域，尤其涉及一种视差图的平滑方法、装置及电子设备。
背景技术
3D图像通常由两路组成，每一路对应于某一特定的观看角度。为生成新的观看角度对应的图像，需要根据输入图像计算视差图，即计算两路图像的对应关系。计算步骤一般包括两步，第一步对视差图做一估计；第二步优化第一步的结果，通常通过各种平滑算法对第一步的结果进行优化。
视差图的平滑是一个两难问题。一方面，我们希望一个物体的视差是光滑的或连续的；另一方面，在物体的边缘，我们又希望保留其可能的突变或不连续性。然而，传统的平滑算法，例如平均，在对视差图进行平滑处理的同时，会模糊视差图的变化较大的部分，即边缘。
发明内容
本发明实施例提供了一种视差图的平滑方法、装置及电子设备，旨在解决现有技术提供的视差图的平滑方法，会模糊视差图的边缘的问题。
一方面，提供一种视差图的平滑方法，所述方法包括：
初始化第一矩阵A(x,y)、第二矩阵B(x,y)和平滑后的视差图F(x,y)为全零矩阵；
获取分割图S(x,t)中所有满足S(x,y)＝k的像素点的坐标(xk,yk)，k大于等于1，小于等于N；
使A(xk,yk)＝M(xk,yk)，同时使B(xk,yk)＝1，M(x,y)是左右两路图像对应点的视差形成的视差图；
计算以(xk,yk)为中心的所有A(xk-i,yk-j)的和TA(xk,yk)；
计算以(xk,yk)为中心的所有B(xk-i,yk-j)的和，得到分割图S(x,y)中所有满足S(x,y)＝k的像素点的数量TB(xk,yk)；
根据TA(xk,yk)和TB(xk,yk)计算得到平滑后的视差图F(x,y)中的F(xk,yk)。
进一步地，第一矩阵A(x,y)和第二矩阵B(x,y)是与输入的左右两路图像大小相同的矩阵。
进一步地，通过下述公式计算以(xk,yk)为中心的所有A(xk-i,yk-j)的和TA(xk,yk)：
其中，i大于等于-m，小于等于m，j大于等于-n，小于等于n，m和n均大于等于1。
进一步地，通过下述公式计算以(xk,yk)为中心的所有B(xk-i,yk-i)的和，得到分割图S(x,y)中所有满足S(x,y)＝k的像素点的数量TB(xk,yk)：
其中，i大于等于-m，小于等于m，j大于等于-n，小于等于n，m和n均大于等于1。
进一步地，通过下述公式根据TA(xk,yk)和TB(xk,yk)计算得到平滑后的视差图F(x,y)中的F(xk,yk)：
其中，[]是取最近整数的运算。
另一方面，提供一种视差图的平滑装置，所述装置包括：
初始化单元，用于初始化第一矩阵A(x,y)、第二矩阵B(x,y)和平滑后的视差图F(x,y)为全零矩阵；
坐标获取单元，用于获取分割图S(x,y)中所有满足S(x,y)＝k的像素点的坐标(xk,yk)，k大于等于1，小于等于N；
赋值单元，用于使A(xk,yk)＝M(xk,yk)，同时使B(xk,yk)＝1，M(x,y)＝k是左右两路图像对应点的视差形成的视差图；
第一计算单元，用于计算以(xk,yk)为中心的所有A(xk-i,yk-j)的和TA(xk,yk)；
第二计算单元，用于计算以(xk,yk)为中心的所有B(xk-i,yk-j)的和，得到分割图S(x,y)中所有满足S(x,y)＝k的像素点的数量TB(xk,yk)；
第三计算单元，用于根据TA(xk,yk)和TB(xk,yk)计算得到平滑后的视差图F(x,y)中的F(xk,yk)。
进一步地，第一矩阵A(x,y)和第二矩阵B(x,y)是与输入的左右两路图像大小相同的矩阵。
进一步地，所述第一计算单元通过下述公式计算以(xk,yk)为中心的所有A(xk-i,yk-j)的和TA(xk,yk)：
其中，i大于等于-m，小于等于m，j大于等于-n，小于等于n，m和n均大于等于1。
进一步地，所述第二计算单元通过下述公式计算以(xk,yk)为中心的所有B(xk-i,yk-j)的和，得到分割图S(x,y)中所有满足S(x,y)＝k的像素点的数量TB(xk,yk)：
其中，i大于等于-m，小于等于m，j大于等于-n，小于等于n，m和n均大于等于1。
进一步地，所述第三计算单元通过下述公式根据TA(xk,yk)和TB(xk,yk)计算得到平滑后的视差图F(x,y)中的F(xk,yk)：
其中，[]是取最近整数的运算。
又一方面，提供一种电子设备，所述电子设备包括如上所述的视差图的平滑装置。
进一步地，所述电子设备是数字电视、智能手机或者平板电脑。
在本发明实施例，整个对视差图的平滑处理，是对属于同一分割机的视差值求平均，也就是说对满足S(x,y)为同一数值k的像素点的视差值求平均，所以平滑处理得到的视差图与原图像有相似的边缘，既实现了视差的光滑或连续性，也使得物体边缘的突变或不连续性得以保留。相比现有的视差图的平滑方法，在平滑了视差图的其它部分的同时，保留了视差图的边缘部分。
附图说明
图1是本发明实施例一提供的视差图的平滑方法的实现流程图；
图2是本发明实施例二提供的视差图的平滑装置的结构框图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
在本发明实施例中，按以下步骤进行计算：
1.先初始化第一矩阵A(x,y)、第二矩阵B(x,y)和平滑后的视差图F(x,y)为全零矩阵。
2.获取分割图S(x,y)中所有满足S(x,y)＝k的像素点的坐标(xk,yk)，1≤k≤N；然后使A(xk,yk)＝M(xk,yk)，同时使B(xk,yk)＝1，M(x,y)是左右两路图像对应点的视差形成的视差图；
3.计算以(xk,yk)为中心的所有A(xk-i,yk-j)的和TA(xk,yk)；
4.计算以(xk,yk)为中心的所有B(xk-i,yk-j)的和，得到分割图S(x,y)中所有满足S(x,y)＝k的像素点的数量TB(xk,yk)；
5.根据TA(xk,yk)和TB(xk,yk)计算得到平滑后的视差图F(x,y)中的F(xk,yk)。
以下结合具体实施例对本发明的实现进行详细描述：
实施例一
图1示出了本发明实施例一提供的视差图的平滑方法的实现流程，详述如下：
在步骤S101中，初始化第一矩阵A(x,y)、第二矩阵B(x,y)和平滑后的视差图F(x,y)为全零矩阵。
在本发明实施例中，IL(x,y)和IR(x,y)为输入至视差图的平滑装置中的左右两路图像，所述两路图像已经过水平矫正，即两路图像没有水平差异。(x,y)是图像的垂直和水平方向的坐标，(x,y)是一对不小于0的整数，且1≤x≤X,1≤y≤Y，X和Y都是正整数，坐标系中，左上角的点为原点。
第一矩阵A(x,y)和第二矩阵B(x,y)是与输入至视差图的平滑装置中的左右两路图像大小相同的矩阵，平滑后的视差图F(x,y)是对视差图M(x,y)进行平滑处理以后得到的视差图。可对第一矩阵A(x,y)、第二矩阵B(x,y)和平滑后的视差图F(x,y)进行初始化，将第一矩阵A(x,y)、第二矩阵B(x,y)和平滑后的视差图F(x,y)的元素全部赋值为零。
在步骤S102中，获取分割图S(x,y)中所有满足S(x,y)＝k的像素点的坐标(xk,yk)。
左路分割图SL(x,y)是对左路图像进行分割得到的分割图，分割的方法不限。SL(x,y)是整数，且1≤SL(x,y)≤N，N是一正整数。类似的可以定义右路分割图SR(x,y)。
左路视差图ML(x,y)是(x,y)的整数函数，左路的像素点ML(x,y)为对应于右路的像素点(x+ML(x,y)，y)。右路视差图MR(x,y)的定义与左路视差图ML(x,y)相同，只是左右交换。
在本发明实施例中，因为对左右两路视差图的平滑方法是相同的，所以不再区分左右视差图和左右分割图，以M(x,y)表示视差图，以S(x,y)表示分割图。
可以获取分割图s(x,y)中所有满足S(x,y)＝k的像素点的坐标(xk,yk)，其中，k∈[1，N]。
在步骤S103中，对于满足S(x,y)＝k的像素点(xk,yk)，使A(xk,yk)＝M(xk,yk)，同时使B(xk,yk)＝1，M(x,y)是左右两路图像对应点的视差形成的视差图。
在本发明实施例中，对于满足S(x,y)＝k的像素点(xk,yk)，使A(xk,yk)＝M(xk,yk)，同时使B(xk,yk)＝1，M(x,y)是左右两路图像对应点的视差形成的视差图。
对于所有S(x,y)≠k的像素点(x,y)，使A(x,y)＝0，B(x,y)＝0。
在步骤S104中，计算以(xk,yk)为中心的所有A(xk-i,yk-j)的和TA(xk,yk)。
在本发明实施例中，根据下述公式计算得到TA(xk,yk)：
其中，A(xk-i,yk-j)＝M(xk-i,yk-j)，i大于等于-m，小于等于m，j大于等于-n，小于等于n，m和n均大于等于1。
在步骤S105中，计算以(xk,yk)为中心的所有B(xk-i,yk-j)的和，得到分割图S(x,y)中所有满足S(x,y)＝k的像素点的数量TB(xk,yk)。
在本发明实施例中，通过下述公式计算以(xk,yk)为中心的所有B(xk-i,yk-j的和，得到分割图S(x,y)中所有满足S(x,y)＝k的像素点的数量TBxk,yk：
其中，B(xk-i,yk-j)＝1，i大于等于-m，小于等于m，j大于等于-n，小于等于n，m和n均大于等于1。
在步骤S106中，根据TA(xk,yk)和TB(xk,yk)计算得到平滑后的视差图F(x,y)中的F(xk,yk)。
在本发明实施例中，通过下述公式根据TA(xk,yk)和TB(xk,yk)计算得到平滑后的视差图F(x,y)中的F(xk,yk)：
其中，[]是取最近整数的运算，对坐标不是(xk,yk)的像素点，平滑后的视差图的视差值为零。
可以看出，整个对视差图的平滑处理，是对属于同一分割机的视差值求平均，也就是说对满足S(x,y)为同一数值k的像素点的视差值求平均，所以平滑处理得到的视差图与原图像有相似的边缘。
本实施例，先初始化第一矩阵S(x,y)、第二矩阵B(x,y)和平滑后的视差图F(x,y)为全零矩阵，再获取分割图S(x,y)中所有满足S(x,y)＝k的像素点的坐标(xk,yk)，k大于等于1，小于等于N；然后使A(xk,yk)＝M(xk,yk)，同时使B(xk,yk)＝1，M(x,y)是左右两路图像对应点的视差形成的视差图，接着计算以(xk,yk)为中心的所有A(xk-i,yk-j)的和TA(xk,yk)，再接着计算以(xk,yk)为中心的所有B(xk-i,yk-j)的和，得到分割图S(x,y)中所有满足S(x,y)＝k的像素点的数量TB(xk,yk)，最后根据RA(xk,yk)和TB(xk,yk)计算得到平滑后的视差图F(x,y)中的F(xk,yk)。整个对视差图的平滑处理，是对属于同一分割机的视差值求平均，也就是说对满足S(x,y)为同一数值k的像素点的视差值求平均，所以平滑处理得到的视差图与原图像有相似的边缘，既实现了视差的光滑或连续性，也使得物体边缘的突变或不连续性得以保留。
本领域普通技术人员可以理解实现上述各实施例方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，相应的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中，所述的存储介质，如ROM/RAM、磁盘或光盘等。
实施例二
图2示出了本发明实施例二提供的视差图的平滑装置的具体结构框图，为了便于说明，仅示出了与本发明实施例相关的部分。该视差图的平滑装置可以是内置于电子设备中的软件单元、硬件单元或者软硬件结合的单元，该电子设备可以是数字电视、智能手机或者平板电脑。该视差图的平滑装置2包括：初始化单元21、坐标获取单元22、赋值单元23、第一计算单元24、第二计算单元25和第三计算单元26。
其中，初始化单元21，用于初始化第一矩阵A(x,y)、第二矩阵B(x,y)和平滑后的视差图F(x,y)为全零矩阵；
坐标获取单元22，用于获取分割图S(x,y)中所有满足S(x,y)＝k的像素点的坐标(xk,yk)，k大于等于1，小于等于N；
赋值单元23，用于使A(xk,yk)＝M(xk,yk)，同时使B(xk,yk)＝1，M(x,y)是左右两路图像对应点的视差形成的视差图；
第一计算单元24，用于计算以(xk,yk)为中心的所有A(xk-i,yk-j)的和TA(xk,yk)；
第二计算单元25，用于计算以(xk,yk)为中心的所有B(xk-i,yk-j)的和，得到分割图S(x,y)中所有满足S(x,y)＝k的像素点的数量TB(xk,yk)；
第三计算单元26，用于根据TA(xk,yk)和TB(xk,yk)计算得到平滑后的视差图F(x,y)中的F(xk,yk)。
进一步地，第一矩阵A(x,y)和第二矩阵B(x,y)是与输入的左右两路图像大小相同的矩阵。
进一步地，所述第一计算单元24通过下述公式计算以(xk,yk)为中心的所有A(xk-i,yk-j)的和TA(xk,yk)：
其中，i大于等于-m，小于等于m，j大于等于-n，小于等于n，m和n均大于等于1。
进一步地，所述第二计算单元25通过下述公式计算以(xk,yk)为中心的所有B(xk-i,yk-j)的和，得到分割图S(x,y)中所有满足S(x,y)＝k的像素点的数量TB(xk,yk)：
其中，i大于等于-m，小于等于m，j大于等于-n，小于等于n，m和n均大于等于1。
进一步地，所述第三计算单元26通过下述公式根据TA(xk,yk)和TB(xk,yk)计算得到平滑后的视差图F(x,y)中的F(xk,yk)：
其中，[]是取最近整数的运算。
本发明实施例提供的视差图的平滑装置可以应用在前述对应的方法实施例一中，详情参见上述实施例一的描述，在此不再赘述。
值得注意的是，上述装置实施例中，所包括的各个单元只是按照功能逻辑进行划分的，但并不局限于上述的划分，只要能够实现相应的功能即可；另外，各功能单元的具体名称也只是为了便于相互区分，并不用于限制本发明的保护范围。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (12)
1.一种视差图的平滑方法，其特征在于，所述方法包括：
初始化第一矩阵A(x，y)、第二矩阵B(x，y)和平滑后的视差图F(x，y)为全零矩阵；其中，(x，y)是图像的垂直和水平方向的坐标，(x，y)是一对不小于0的整数，且1≤x≤X，1≤y≤Y，X和Y都是正整数；
获取分割图S(x，y)中所有满足S(x，y)＝k的像素点的坐标(xk，yk)，k大于等于1，小于等于N；所述分割图S(x，y)是对图像进行分割得到的分割图，S(x，y)为整数，且1≤S(x，y)≤N，N是正整数；
使A(xk，yk)＝M(xk，yk)，同时使B(xk，yk)＝1，M(x，y)是左右两路图像对应点的视差形成的视差图；
计算以(xk，yk)为中心的所有A(xk-i，yk-j)的和TA(xk，yk)；其中，i大于等于-m，小于等于m，j大于等于-n，小于等于n，m和n均大于等于1；
计算以(xk，yk)为中心的所有B(xk-i，yk-j)的和，得到分割图S(x，y)中所有满足S(x，y)＝k的像素点的数量TB(xk，yk)；其中，i大于等于-m，小于等于m，j大于等于-n，小于等于n，m和n均大于等于1；
根据TA(xk，yk)和TB(xk，yk)计算得到平滑后的视差图F(x，y)中的F(xk，yk)。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，第一矩阵A(x，y)和第二矩阵B(x，y)是与输入的左右两路图像大小相同的矩阵。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，通过下述公式计算以(xk，yk)为中心的所有A(xk-i，yk-j)的和TA(xk，yk)：
其中，i大于等于-m，小于等于m，j大于等于-n，小于等于n，m和n均大于等于1。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，通过下述公式计算以(xk，yk)为中心的所有B(xk-i，yk-j)的和，得到分割图S(x，y)中所有满足S(x，y)＝k的像素点的数量TB(xk，yk)：
其中，i大于等于-m，小于等于m，j大于等于-n，小于等于n，m和n均大于等于1。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，通过下述公式根据TA(xk，yk)和TB(xk，yk)计算得到平滑后的视差图F(x，y)中的F(xk，yk)：
F(xk，yk)＝[TA(xk，yk)/TB(xk，yk)]
其中，[]是取最近整数的运算。
6.一种视差图的平滑装置，其特征在于，所述装置包括：
初始化单元，用于初始化第一矩阵A(x，y)、第二矩阵B(x，y)和平滑后的视差图F(x，y)为全零矩阵；其中，(x，y)是图像的垂直和水平方向的坐标，(x，y)是一对不小于0的整数，且1≤x≤X，1≤y≤Y，X和Y都是正整数；
坐标获取单元，用于获取分割图S(x，y)中所有满足S(x，y)＝k的像素点的坐标(xk，yk)，k大于等于1，小于等于N；所述分割图S(x，y)是对图像进行分割得到的分割图，S(x，y)为整数，且1≤S(x，y)≤N，N是正整数；
赋值单元，用于使A(xk，yk)＝M(xk，yk)，同时使B(xk，yk)＝1，M(x，y)是左右两路图像对应点的视差形成的视差图；
第一计算单元，用于计算以(xk，yk)为中心的所有A(xk-i，yk-j)的和TA(xk，yk)；其中，i大于等于-m，小于等于m，j大于等于-n，小于等于n，m和n均大于等于1；
第二计算单元，用于计算以(xk，yk)为中心的所有B(xk-i，yk-j)的和，得到分割图S(x，y)中所有满足S(x，y)＝k的像素点的数量TB(xk，yk)；其中，i大于等于-m，小于等于m，j大于等于-n，小于等于n，m和n均大于等于1；
第三计算单元，用于根据TA(xk，yk)和TB(xk，yk)计算得到平滑后的视差图F(x，y)中的F(xk，yk)。
7.如权利要求6所述的装置，其特征在于，第一矩阵A(x，y)和第二矩阵B(x，y)是与输入的左右两路图像大小相同的矩阵。
8.如权利要求6所述的装置，其特征在于，所述第一计算单元通过下述公式计算以(xk，yk)为中心的所有A(xk-i，yk-j)的和TA(xk，yk)：
其中，i大于等于-m，小于等于m，j大于等于-n，小于等于n，m和n均大于等于1。
9.如权利要求6所述的装置，其特征在于，所述第二计算单元通过下述公式计算以(xk，yk)为中心的所有B(xk-i，yk-j)的和，得到分割图S(x，y)中所有满足S(x，y)＝k的像素点的数量TB(xk，yk)：
其中，i大于等于-m，小于等于m，j大于等于-n，小于等于n，m和n均大于等于1。
10.如权利要求6所述的装置，其特征在于，所述第三计算单元通过下述公式根据TA(xk，yk)和TB(xk，yk)计算得到平滑后的视差图F(x，y)中的F(xk，yk)：
F(xk，yk)＝[TA(xk，yk)/TB(xk，yk)]
其中，[]是取最近整数的运算。
11.一种电子设备，其特征在于，所述电子设备包括如权利要求6至10任一项所述的视差图的平滑装置。
12.如权利要求11所述的电子设备，其特征在于，所述电子设备是数字电视、智能手机或者平板电脑。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |