CN113808073A - 基于双目立体匹配算法的去天空方法、系统和智能终端 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于双目立体匹配算法的去天空方法、系统和存储介质，方法包括：获取双目相机镜头输出的彩色图像，基于预设策略、根据第一预设顺序遍历所述彩色图像，以获取所述彩色图像内的种子区域，按照第二预设顺序对所述种子区域进行生长，以得到天空区域，在立体匹配算法中识别并去除所述天空区域。该方法识别出天空区域并在立体匹配算法中去除，从而提高了双目匹配算法的结果准确性，提升了双目协调的效果，解决了现有技术中由于天空因素干扰而导致的双目匹配算法的结果准确性较差的技术问题。
Description
技术领域
本发明涉及立体匹配算法技术领域，具体涉及一种基于双目立体匹配算法的去天空方法、系统和智能终端。
背景技术
双目是指对符合人眼工学的硬连接的两个摄像头，双目立体匹配算法是指利用双目采集的图像实时计算空间信息的方法。双目摄像头相对于单目摄像头来说是一次传感器提升，可以类比人的双目，做人眼视力测试时，遮住任意单个眼睛，视力效果都会低于双目效果，即人眼视力的好坏不是取决于最好的单个眼睛，更多的是依靠双目的协调配合。因此，传感器的提升更多的是提升最终效果的下限，而算法本身的好坏决定了最终效果的上限。
双目立体匹配算法的数学原理是简单的三角形数学模型和小孔成像模型，依据不同距离下物体在两个摄像头的成像位置(视差)不同，进而反推出物体的空间信息。受限于硬件资源限制，当距离超出一定距离后的物体在两个摄像头的成像位置相同(视差为0)。对于高级辅助驾驶系统(ADAS)的应用场景来说，天空是在系统中可被认为是无穷远的物体，视差为0。无穷远的物体在辅助驾驶系统中是不关心的背景，而且又因为天空本身的特征不明显，容易受到其他障碍物的影响，导致天空部分的视差计算错误。
因此，如何在立体匹配算法中识别出天空并去除，从而提高双目匹配算法的结果准确性，提升双目协调的效果，就成为本领域技术人员亟待解决的问题。
发明内容
为此，本发明实施例提供一种基于双目立体匹配算法的去天空方法、系统和智能终端，以解决现有技术中由于天空因素干扰而导致的双目匹配算法的结果准确性较差的技术问题。
为了实现上述目的，本发明实施例提供如下技术方案：
一种基于双目立体匹配算法的去天空方法，所述方法包括：
获取双目相机镜头输出的彩色图像；
基于预设策略、根据第一预设顺序遍历所述彩色图像，以获取所述彩色图像内的种子区域；
按照第二预设顺序对所述种子区域进行生长，以得到天空区域；
在立体匹配算法中识别并去除所述天空区域。
进一步地，所述基于预设策略、根据第一预设顺序遍历所述彩色图像，以获取所述彩色图像内的种子区域，具体包括：
获取所述彩色图像内的种子区域时的选取特征为像素强度、颜色空间和区域连续性。
进一步地，获取所述彩色图像内的种子区域时的选取特征为像素强度、颜色空间和区域连续性，具体包括：
所述彩色图像内的种子区域时的选取特征为像素强度，具体为白天时gray>100、夜晚时gray>30&gray<128，设定图像的强度为gray＝(R+G+B)/3，其中RGB是彩色图像的三个颜色通道；
所述彩色图像内的种子区域时的选取特征为颜色空间，具体为：abs(R–G)<25&B>R&B>G；
所述彩色图像内的种子区域时的选取特征为区域连续性，具体为：相邻像素点对应的颜色通道的差值的绝对值<10；或者，计算提取区域中的每个颜色通道的最大值和最小值，其差值的绝对值小于20。
进一步地，所述根据第一预设顺序遍历所述彩色图像，以获取所述彩色图像内的种子区域，具体包括：
选取所述彩色图像的上半部分按照从左到右、从上到下的顺序遍历所述彩色图像，以获取所述彩色图像内的种子区域。
进一步地，所述获取所述彩色图像内的种子区域，之后还包括：
基于多帧图像确认所述种子区域的正确性。
进一步地，所述基于多帧图像确认所述种子区域的正确性，具体包括：
获取双目相机的多帧连续图像；
基于预设策略、根据第一预设顺序遍历各帧图像，以获取各帧图像内的种子区域；
判定各帧图像内的种子区域的特征一致，则确认所述种子区域正确。
进一步地，所述按照第二预设顺序对所述种子区域进行生长，以得到天空区域，具体包括：
选取所述种子区域的上半部分，按照从左到右、从上到下的顺序遍历所述种子区域，以获取所述种子区域内的天空区域。
本发明还提供一种基于双目立体匹配算法的去天空系统，用于实施如上所述的方法，所述系统包括：
原始图像获取单元，用于获取双目相机镜头输出的彩色图像；
种子区域获取单元，用于基于预设策略、根据第一预设顺序遍历所述彩色图像，以获取所述彩色图像内的种子区域；
天空区域获取单元，用于按照第二预设顺序对所述种子区域进行生长，以得到天空区域；
算法匹配单元，用于在立体匹配算法中识别并去除所述天空区域。
本发明还提供一种智能终端，所述智能终端包括：数据采集装置、处理器和存储器；
所述数据采集装置用于采集数据；所述存储器用于存储一个或多个程序指令；所述处理器，用于执行一个或多个程序指令，用以执行如上所述的方法。
本发明还提供一种计算机可读存储介质，所述计算机存储介质中包含一个或多个程序指令，所述一个或多个程序指令用于执行如上所述的方法。
本发明所提供的基于双目立体匹配算法的去天空方法，通过获取双目相机镜头输出的彩色图像，基于预设策略、根据第一预设顺序遍历所述彩色图像，以获取所述彩色图像内的种子区域，按照第二预设顺序对所述种子区域进行生长，以得到天空区域，在立体匹配算法中识别并去除所述天空区域。该方法识别出天空区域并在立体匹配算法中去除，从而提高了双目匹配算法的结果准确性，提升了双目协调的效果，解决了现有技术中由于天空因素干扰而导致的双目匹配算法的结果准确性较差的技术问题。
附图说明
为了更清楚地说明本发明的实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是示例性的，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图引伸获得其它的实施附图。
本说明书所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。
图1为本发明所提供的基于双目立体匹配算法的去天空方法一种具体实施方式的流程图；
图2为本发明所提供的基于双目立体匹配算法的去天空系统一种具体实施方式的结构框图。
具体实施方式
以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明所提供的去天空方法基于双目立体匹配算法，此去天空方法应用场景优选为ADAS，也可以应用于其他场景。总的来讲，该去天空方法所应用的场景需要符合以下条件：1、天空在图像的上半部分；2、某一段时间的连续图像中大部分是包含天空的；3、图像是清晰的且少噪声的。
在一种具体实施方式中，如图1所示，该方法包括以下步骤：
S1：获取双目相机镜头输出的彩色图像，该彩色图像可以为双目相机左右两个镜头分别获取的原始图像，即左眼获取的图像和右眼获取的图像。
S2：基于预设策略、根据第一预设顺序遍历所述彩色图像，以获取所述彩色图像内的种子区域。
寻找种子区域和区域生长时选取的特征为像素强度、颜色空间、区域连续性等。具体地，基于预设策略获取所述彩色图像内的种子区域为，获取所述彩色图像内的种子区域时的选取特征为像素强度、颜色空间和区域连续性。
进一步地，获取所述彩色图像内的种子区域时的选取特征为像素强度、颜色空间和区域连续性，具体包括：
所述彩色图像内的种子区域时的选取特征为像素强度，具体为白天时gray>100、夜晚时gray>30&gray<128，设定图像的强度为gray＝(R+G+B)/3，其中RGB是彩色图像的三个颜色通道；
所述彩色图像内的种子区域时的选取特征为颜色空间，具体为：abs(R–G)<25&B>R&B>G；
所述彩色图像内的种子区域时的选取特征为区域连续性，具体为：相邻像素点对应的颜色通道的差值的绝对值<10；或者，计算提取区域中的每个颜色通道的最大值和最小值，其差值的绝对值小于20。
本发明所提供的去天空方法需要符合可并行的算法实现逻辑，不能对立体匹配算法整体上带来太多的性能损耗。因此，该去天空方法在算法逻辑上要满足从左到右，从上到下的顺序计算，而不能是无序的实现逻辑。具体地，所述根据第一预设顺序遍历所述彩色图像，以获取所述彩色图像内的种子区域为，选取所述彩色图像的上半部分按照从左到右、从上到下的顺序遍历所述彩色图像，以获取所述彩色图像内的种子区域。
S3：基于多帧图像确认所述种子区域的正确性。为了提高种子区域的准确性，以提高算法准确性，在获取所述彩色图像内的种子区域之后，还要基于多帧图像确认所述种子区域的正确性。具体地，在准确性确认时，该方法包括：
获取双目相机的多帧连续图像；
基于预设策略、根据第一预设顺序遍历各帧图像，以获取各帧图像内的种子区域；
判定各帧图像内的种子区域的特征一致，则确认所述种子区域正确。
S4：按照第二预设顺序对所述种子区域进行生长，以得到天空区域。
在获取天空区域时，依据具体的视觉传感器分析同一图片的天空，需要符合特征为：天空处相邻的像素强度突变不大，是符合高斯特性的；天空处像素本身的颜色空间在一定范围内；天空部分在图像占据一定的连续空间。
进一步地，所述按照第二预设顺序对所述种子区域进行生长，以得到天空区域，具体包括：
选取所述种子区域的上半部分，按照从左到右、从上到下的顺序遍历所述种子区域，以获取所述种子区域内的天空区域。
S5：在立体匹配算法中识别并去除所述天空区域。
应当理解的是，立体匹配算法与现有技术中的算法相同，其具体包括以下步骤：
1、输入符合极线约束的左右相机的图像；
2、利用结构相似性(ssim)公式计算左右图中待匹配点的相似度；
3、利用动态规划算法对全图的相似度进行平滑滤波；
4、计算平滑滤波后相似度最大值对应的图像位置，即是视差值。
在上述过程中，立体匹配算法中将天空区域的相似度置0，即可有效去除天空区域。
在上述具体实施方式中，本发明所提供的基于双目立体匹配算法的去天空方法，通过获取双目相机镜头输出的彩色图像，基于预设策略、根据第一预设顺序遍历所述彩色图像，以获取所述彩色图像内的种子区域，按照第二预设顺序对所述种子区域进行生长，以得到天空区域，在立体匹配算法中识别并去除所述天空区域。该方法识别出天空区域并在立体匹配算法中去除，从而提高了双目匹配算法的结果准确性，提升了双目协调的效果，解决了现有技术中由于天空因素干扰而导致的双目匹配算法的结果准确性较差的技术问题。
除了上述方法，本发明还提供一种基于双目立体匹配算法的去天空系统，用于实施如上所述的方法，在一种具体实施方式中，如图2所示，所述系统包括：
原始图像获取单元100，用于获取双目相机镜头输出的彩色图像；
种子区域获取单元200，用于基于预设策略、根据第一预设顺序遍历所述彩色图像，以获取所述彩色图像内的种子区域；寻找种子区域和区域生长时选取的特征为像素强度、颜色空间、区域连续性等。具体地，基于预设策略获取所述彩色图像内的种子区域为，获取所述彩色图像内的种子区域时的选取特征为像素强度、颜色空间和区域连续性。
本发明所提供的去天空方法需要符合可并行的算法实现逻辑，不能对立体匹配算法整体上带来太多的性能损耗。因此，该去天空方法在算法逻辑上要满足从左到右，从上到下的顺序计算，而不能是无序的实现逻辑。具体地，所述根据第一预设顺序遍历所述彩色图像，以获取所述彩色图像内的种子区域为，选取所述彩色图像的上半部分按照从左到右、从上到下的顺序遍历所述彩色图像，以获取所述彩色图像内的种子区域。
为了提高种子区域的准确性，以提高算法准确性，在获取所述彩色图像内的种子区域之后，还要基于多帧图像确认所述种子区域的正确性。因此，该系统还包括准确性确认单元300，用于基于多帧图像确认所述种子区域的正确性。
具体地，准确性确认单元具体用于：
获取双目相机的多帧连续图像；
基于预设策略、根据第一预设顺序遍历各帧图像，以获取各帧图像内的种子区域；
判定各帧图像内的种子区域的特征一致，则确认所述种子区域正确。
天空区域获取单元400，用于按照第二预设顺序对所述种子区域进行生长，以得到天空区域；在获取天空区域时，依据具体的视觉传感器分析同一图片的天空，需要符合特征为：天空处相邻的像素强度突变不大，是符合高斯特性的；天空处像素本身的颜色空间在一定范围内；天空部分在图像占据一定的连续空间。
天空区域获取单元400具体用于：
选取所述种子区域的上半部分，按照从左到右、从上到下的顺序遍历所述种子区域，以获取所述种子区域内的天空区域。
算法匹配单元500，用于在立体匹配算法中识别并去除所述天空区域。
在上述具体实施方式中，本发明所提供的基于双目立体匹配算法的去天空系统，通过获取双目相机镜头输出的彩色图像，基于预设策略、根据第一预设顺序遍历所述彩色图像，以获取所述彩色图像内的种子区域，按照第二预设顺序对所述种子区域进行生长，以得到天空区域，在立体匹配算法中识别并去除所述天空区域。该方法识别出天空区域并在立体匹配算法中去除，从而提高了双目匹配算法的结果准确性，提升了双目协调的效果，解决了现有技术中由于天空因素干扰而导致的双目匹配算法的结果准确性较差的技术问题。
本发明还提供一种智能终端，所述智能终端包括：数据采集装置、处理器和存储器；
所述数据采集装置用于采集数据；所述存储器用于存储一个或多个程序指令；所述处理器，用于执行一个或多个程序指令，用以执行如上所述的方法。
与上述实施例相对应的，本发明实施例还提供了一种计算机存储介质，该计算机存储介质中包含一个或多个程序指令。其中，所述一个或多个程序指令用于被一种双目相机深度标定系统执行如上所述的方法。
在本发明实施例中，处理器可以是一种集成电路芯片，具有信号的处理能力。处理器可以是通用处理器、数字信号处理器(Digital Signal Processor，简称DSP)、专用集成电路(Application Specific工ntegrated Circuit，简称ASIC)、现场可编程门阵列(FieldProgrammable Gate Array，简称FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。
可以实现或者执行本发明实施例中的公开的各方法、步骤及逻辑框图。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。结合本发明实施例所公开的方法的步骤可以直接体现为硬件译码处理器执行完成，或者用译码处理器中的硬件及软件模块组合执行完成。软件模块可以位于随机存储器，闪存、只读存储器，可编程只读存储器或者电可擦写可编程存储器、寄存器等本领域成熟的存储介质中。处理器读取存储介质中的信息，结合其硬件完成上述方法的步骤。
存储介质可以是存储器，例如可以是易失性存储器或非易失性存储器，或可包括易失性和非易失性存储器两者。
其中，非易失性存储器可以是只读存储器(Read-Only Memory，简称ROM)、可编程只读存储器(Programmable ROM，简称PROM)、可擦除可编程只读存储器(Erasable PROM，简称EPROM)、电可擦除可编程只读存储器(Electrically EPROM，简称EEPROM)或闪存。
易失性存储器可以是随机存取存储器(Random Access Memory，简称RAM)，其用作外部高速缓存。通过示例性但不是限制性说明，许多形式的RAM可用，例如静态随机存取存储器(Static RAM，简称SRAM)、动态随机存取存储器(Dynamic RAM，简称DRAM)、同步动态随机存取存储器(Synchronous DRAM，简称SDRAM)、双倍数据速率同步动态随机存取存储器(Double Data RateSDRAM，简称DDRSDRAM)、增强型同步动态随机存取存储器(EnhancedSDRAM，简称ESDRAM)、同步连接动态随机存取存储器(Synchlink DRAM，简称SLDRAM)和直接内存总线随机存取存储器(DirectRambus RAM，简称DRRAM)。
本发明实施例描述的存储介质旨在包括但不限于这些和任意其它适合类型的存储器。
本领域技术人员应该可以意识到，在上述一个或多个示例中，本发明所描述的功能可以用硬件与软件组合来实现。当应用软件时，可以将相应功能存储在计算机可读介质中或者作为计算机可读介质上的一个或多个指令或代码进行传输。计算机可读介质包括计算机存储介质和通信介质，其中通信介质包括便于从一个地方向另一个地方传送计算机程序的任何介质。存储介质可以是通用或专用计算机能够存取的任何可用介质。
以上的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的技术方案的基础之上，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包括在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种基于双目立体匹配算法的去天空方法，其特征在于，所述方法包括：
获取双目相机镜头输出的彩色图像；
基于预设策略、根据第一预设顺序遍历所述彩色图像，以获取所述彩色图像内的种子区域；
按照第二预设顺序对所述种子区域进行生长，以得到天空区域；
在立体匹配算法中识别并去除所述天空区域。
2.根据权利要求1所述的去天空方法，其特征在于，所述基于预设策略、根据第一预设顺序遍历所述彩色图像，以获取所述彩色图像内的种子区域，具体包括：
获取所述彩色图像内的种子区域时的选取特征为像素强度、颜色空间和区域连续性。
3.根据权利要求2所述的去天空方法，其特征在于，获取所述彩色图像内的种子区域时的选取特征为像素强度、颜色空间和区域连续性，具体包括：所述彩色图像内的种子区域时的选取特征为像素强度，具体为白天时gray>100、夜晚时gray>30&gray<128，设定图像的强度为：
gray＝(R+G+B)/3，其中，RGB是彩色图像的三个颜色通道；
所述彩色图像内的种子区域时的选取特征为颜色空间，具体为：
abs(R-G)<25&B>R&B>G；
所述彩色图像内的种子区域时的选取特征为区域连续性，具体为：相邻像素点对应的颜色通道的差值的绝对值<10；或者，计算提取区域中的每个颜色通道的最大值和最小值，其差值的绝对值小于20。
4.根据权利要求3所述的去天空方法，其特征在于，所述根据第一预设顺序遍历所述彩色图像，以获取所述彩色图像内的种子区域，具体包括：
选取所述彩色图像的上半部分按照从左到右、从上到下的顺序遍历所述彩色图像，以获取所述彩色图像内的种子区域。
5.根据权利要求1所述的去天空方法，其特征在于，所述获取所述彩色图像内的种子区域，之后还包括：
基于多帧图像确认所述种子区域的正确性。
6.根据权利要求5所述的去天空方法，其特征在于，所述基于多帧图像确认所述种子区域的正确性，具体包括：
获取双目相机的多帧连续图像；
基于预设策略、根据第一预设顺序遍历各帧图像，以获取各帧图像内的种子区域；
判定各帧图像内的种子区域的特征一致，则确认所述种子区域正确。
7.根据权利要求1所述的去天空方法，其特征在于，所述按照第二预设顺序对所述种子区域进行生长，以得到天空区域，具体包括：
选取所述种子区域的上半部分，按照从左到右、从上到下的顺序遍历所述种子区域，以获取所述种子区域内的天空区域。
8.一种基于双目立体匹配算法的去天空系统，用于实施如权利要求1-7任一项所述的方法，其特征在于，所述系统包括：
原始图像获取单元，用于获取双目相机镜头输出的彩色图像；
种子区域获取单元，用于基于预设策略、根据第一预设顺序遍历所述彩色图像，以获取所述彩色图像内的种子区域；
天空区域获取单元，用于按照第二预设顺序对所述种子区域进行生长，以得到天空区域；
算法匹配单元，用于在立体匹配算法中识别并去除所述天空区域。
9.一种智能终端，其特征在于，所述智能终端包括：数据采集装置、处理器和存储器；
所述数据采集装置用于采集数据；所述存储器用于存储一个或多个程序指令；所述处理器，用于执行一个或多个程序指令，用以执行如权利要求1-7任一项所述的方法。
10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机存储介质中包含一个或多个程序指令，所述一个或多个程序指令用于执行如权利要求1-7任一项所述的方法。
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