自由立体深度信息挖掘与评价算法研究

天津大学博士学位论文
自由立体深度信息挖掘
与评价算法研究
Research on Depth Information Mining and
Evaluation Algorithm of Auto-stereo Image
一级学科：信息与通信工程
学科专业：通信与信息系统
作者姓名：张卓筠
指导教师：侯春萍 教授
algorithm.
Thirdly, this paper proposes the digital total variation model to post-process the
initial disparity map. According to different characteristics of the left and right
判决准则的深度图质量客观评价指标，并设计了基于该指标的客观质量评价算
法。实验结果表明，本文提出的客观质量评价算法可以有效地反映视差图的质量。
关键词：立体图像；深度图；立体匹配；质量评价； DCT 内插算法；数字全
变差模型II
ABSTRACT
Depth image is an effective 3D data representation method. The auto-stereo
disparity maps with the integer-pixel precision, half-pixel precision and quarter-pixel
precision. It concludes that the disparity maps with half-pixel precision reflect more
image processing system based on the depth image provides flexible adaptability on
network and custom display, so it brings the new opportunity and challenge in the
disparity maps, it designs different discrete matrices for both of them. The
experimental results reflect that this post-processing algorithm eliminates the “blackIII
1.1.1 研究背景................................................................................................1
1.1.2 发展历史................................................................................................2
天津大学电子信息工程学院
二零一零年十一月独创性声明
本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的
研究成果，除了文中特别加以标注和致谢之处外，论文中不包含其他人已经发表
或撰写过的研究成果，也不包含为获得 天津大学 或其他教育机构的学位或证
书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中
common interpolation algorithms. Experimental results indicate that the half-phase
DCT interpolation algorithm is more suitable to be integrated into the stereo matching
再者，本文首次提出采用各向异性离散的数字全变差模型来处理初始视差
图，同时根据左右视差图不同的特性，对左右视差图采用不同的离散矩阵，有效
地消除了初始视差图中无纹理区域的“空洞”现象。经过这种处理，不会产生边
缘模糊，提高了最终生成的深度图质量。
最后，本文以高斯视差分布模型为基础，首次提出了基于 Neyman-Pearson
1.2 立体图像技术研究现状..................................................................................4
1.2.1 立体图像内容获取技术研究................................................................4
层编码算法，传输特定视点的视频流和深度图信息。在显示端，设计合理的虚拟
视点重建算法以根据用户的实际需求来重建虚拟视点。理论分析和实验研究表
明，整个系统可以实现自由立体图像的有效传输，并能与传统的平面电视系统相
兼容。
其次，本文提出了基于分数级像素精度的深度信息挖掘算法，并结合左右视
点深度图的不同特性，首次提出了用半相位 DCT 内插算法来估算分数像素点的
目 录
第一章 绪论..................................................................................................................1
1.1 立体图像技术研究背景与发展历史..............................................................1
Neyman-Pearson judgment criterion. This index is deduced from the Gaussian
disparity distribution model. The experimental results reflect that this objective index
right images, it proposes the half-phase DCT interpolation algorithm to estimate the
fractional-pixel information. This paper designs experiments to compare the quality of
information based on the network quality and custom feedback. In the custom display,
it designs the virtual-view rendering algorithm to generate the virtual views based on
area of stereo image processing. In the system, depth image generation and evaluation
are so important that they restrict the post-processing ability of the whole system. This
can estimate the disparity map quality correctly.
Key words：stereo matching; 3D image; quality evaluation; depth image; DCT
interpolation; digital total variationIV
compatible with the 2D television system.
Secondly, this paper proposes the depth information generation algorithm with
the fractional-pixel precision. According to the specific characteristics of the left and
视差信息。通过实验比较了整数像素精度，半像素精度和 1/4 像素精度的视差图
质量，结果显示半像素精度视差图能够反映更多的图像细节信息，具有最优的匹
配质量。此外，本文进一步设计实验比较了半相位 DCT 内插算法和目前常用的
内插算法的性能，结果表明半相位 DCT 内插算法更适合与立体匹配算法相结合。
机遇和挑战。其中，深度图的生成和评价具有至关重要的作用，制约着整个系统
的后续处理性能。本文针对自由立体图像深度信息的挖掘和评价算法开展了深入
细致的理论和实验研究工作。
首先，本文提出了一个基于深度信息的自由立体图像处理系统的方案，只提
取第一个和第 N 个视点的深度图，并结合网络和用户端的反馈情况，设计了分
1.2.2 立体图像编码技术研究........................................................................8
details of the whole image, so they have better quality than the others. Besides, it
designs experiments to compare the half-phase DCT interpolation algorithm with the
作了明确的说明并表示了谢意。
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