双目立体视觉匹配技术综述-重庆理工大学学报

立体视 觉 技 术 广 泛 应 用 于 探 测 车 导 航、机 器 人导航、３Ｄ场 景 图 绘 制、３Ｄ场 景 重 建、汽 车 预 警 系统、大型机械位姿感知等领域。自 ２０世纪 ７０
年代 Ｍａｒｒ首次提出完整的机器视觉系统计算理论 框架 ［１］以来，三 维 视 觉 信 号 备 受 人 们 的 关 注。 早 期的立体匹 配 是 基 于 小 窗 口 的 区 域 匹 配，提 取 的
ＳｕｍｍａｒｙｏｆＢｉｎｏｃｕｌａｒＳｔｅｒｅｏＶｉｓｉｏｎＭａｔｃｈｉｎｇＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ
ＣＡＯＺｈｉＬｅ，ＹＡＮＺｈｏｎｇＨｏｎｇ，ＷＡＮＧＨｏｎｇ
（ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＰｈａｒｍａｃｙａｎｄＢｉｏｍｅｄｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ， ＣｈｏｎｇｑｉｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｃｈｏｎｇｑｉｎｇ４０００５４，Ｃｈｉｎａ）
有各种算法的优缺点，对基于区域的立体匹配算法和基于全局的立体匹配算法进行了深入论述
和研究，最后对立体匹配算法的未来发展做了展望。对研究者选择立体匹配算法有一定参考
意义。
关 键 词：双目立体视觉；立体匹配；动态规划；图像分割；置信传播
中图分类号：ＴＰ３９ 文献标识码：Ａ
文章编号：１６７４－８４２５（２０１５）０２－００７０－０６
第 ２９卷 第 ２期
重 庆 理 工 大 学 学 报（自然科学）
２０１５年 ２月
Ｖｏｌ．２９ Ｎｏ．２
ＪｏｕｒｎａｌｏｆＣｈｏｎｇｑｉｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ（ＮａｔｕｒａｌＳｃｉｅｎｃｅ）
Ｆｅｂ．２０１５

统研究的核心内容。
Ｚ ＝ｂ·ｄｆ
（１）
１．１ 立体匹配约束
１）唯一性约束：三维空间中的点映射到左右
ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１６７４－８４２５（ｚ）．２０１５．０２．０１４
双目立体视觉匹配技术综述
曹之乐，严中红，王 洪
（重庆理工大学 药学与生物工程学院，重庆 ４０００５４）
摘 要：立体视觉匹配技术是立体视觉研究的核心问题。立体匹配方法在不同的应用领域
有着不同的应对策略。介绍了双目视觉立体匹配技术的原理和一些研究关键点。通过总结现
曹之乐，等：双目立体视觉匹配技术综述
７１

特征值大 多 为 灰 度、颜 色 等 信 息。 后 来 开 发 出 自 适应窗口技 术，针 对 特 征 值 也 开 发 出 对 光 照 鲁 棒
来自百度文库
中：ｆ为焦距，ｄ为视差，即点 ｐｌ和 ｐｒ两图像在 Ｘ轴 方向上的差值，深度为 Ｚ。基线 ｂ和焦距 ｆ可在双
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅｃｏｒｅｐａｒｔｏｆｔｈｅｓｔｅｒｅｏｖｉｓｉｏｎｉｓｓｔｅｒｅｏｍａｔｃｈｉｎｇ．Ｆｏｒｄｉｆｆｅｒｅｎｔａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｆｉｅｌｄｓ，ｔｈｅｒｅ ａｒｅｄｉｆｆｅｒｅｎｔｓｔｅｒｅｏｍａｔｃｈｉｎｇｍｅｔｈｏｄｓｔｏｄｅａｌｗｉｔｈ．Ｆｉｒｓｔ，ｔｈｅｐａｐｅｒｂｒｉｅｆｌｙｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄｔｈｅｐｒｉｎｃｉｐｌｅｏｆ ｂｉｎｏｃｕｌａｒｖｉｓｉｏｎｓｔｅｒｅｏｍａｔｃｈｉｎｇｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙａｎｄｓｏｍｅｋｅｙｐｏｉｎｔｓ．Ｓｅｃｏｎｄｌｙ，ｗｅｓｕｍｍｅｄｕｐｔｈｅａｄ ｖａｎｔａｇｅｓａｎｄｄｉｓａｄｖａｎｔａｇｅｓｏｆｖａｒｉｏｕｓａｌｇｏｒｉｔｈｍｓａｎｄｈａｄｄｅｅｐｌｙｄｉｓｃｕｓｓｅｄａｎｄｓｔｕｄｉｅｄｔｈｅｓｔｅｒｅｏ ｍａｔｃｈｉｎｇａｌｇｏｒｉｔｈｍｂａｓｅｄｏｎｄｉｓｔｒｉｃｔａｎｄｓｔｅｒｅｏｍａｔｃｈｉｎｇａｌｇｏｒｉｔｈｍｂａｓｅｄｏｎｏｖｅｒａｌｌｓｉｔｕａｔｉｏｎ．Ｆｉｎａｌｌｙ， ｔｈｅｓｔｅｒｅｏｍａｔｃｈｉｎｇａｌｇｏｒｉｔｈｍ ｏｆｔｈｅｆｕｔｕｒｅｗａｓｐｒｏｓｐｅｃｔｅｄ，ｗｈｉｃｈｐｒｏｖｉｄｅｓｓｏｍｅｖａｌｕａｂｌｅｉｄｅａｓｆｏｒ ｔｈｏｓｅｗｈｏｓｔｕｄｙｉｎｔｈｉｓｆｉｅｌｄ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｂｉｎｏｃｕｌａｒｓｔｅｒｅｏｖｉｓｉｏｎ；ｓｔｅｒｅｏｍａｔｃｈｉｎｇ；ｄｙｎａｍｉｃｐｒｏｇｒａｍｍｉｎｇ；ｉｍａｇｅｓｅｇｍｅｎｔａｔｉｏｎ； ｂｅｌｉｅｆｐｒｏｐａｇａｔｉｏｎ
－７５． Ｃｉｔａｔｉｏｎｆｏｒｍａｔ：ＣＡＯＺｈｉＬｅ，ＹＡＮＺｈｏｎｇＨｏｎｇ，ＷＡＮＧＨｏｎｇ．ＳｕｍｍａｒｙｏｆＢｉｎｏｃｕｌａｒＳｔｅｒｅｏＶｉｓｉｏｎＭａｔｃｈｉｎｇＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ
［Ｊ］．ＪｏｕｒｎａｌｏｆＣｈｏｎｇｑｉｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ：ＮａｔｕｒａｌＳｃｉｅｎｃｅ，２０１５（２）：７０－７５．
收稿日期：２０１４－１０－１０
基金项目：重庆市教委科学技术研究项目（ＫＪ１２０８０７） 作者简介：曹之乐（１９８９—），男，河南濮阳人，硕士研究生，主要从事生物医学信号及图像处理方面的研究；通讯作者
严中红（１９６４—），男，重庆垫江人，博士，教授，主要从事生物医学信号及图像处理方面的研究。 引用格式：曹之乐，严 中 红，王 洪．双 目 立 体 视 觉 匹 配 技 术 综 述 ［Ｊ］．重 庆 理 工 大 学 学 报：自 然 科 学 版，２０１５（２）：７０
性的变换值，如 Ｃｅｎｓｕｓ变换等。近年来，基于全局 目标定时计算得出，因此双目立体视觉定位的核
的立体匹配技术成为人们研究的热点，其大致思 心内容是对视差 ｄ的计算。视差 ｄ由立体匹配得
路为：提取特征值光流场特征、边缘特征、Ｈａｒｒｉｓ角 出，故对立体匹配的研究和讨论成为双目视觉系
点特征、ＳＩＦＴ特征向量、ＳＵＲＦ特征等可靠特征，计 算出初步视 差 图，再 由 全 局 优 化 函 数 （动 态 规 划、 图像分割、置信传播等）对整幅图像的视差值进行 迭代优化 分 配 计 算。 目 前，主 流 的 立 体 视 觉 匹 配 技术分为 ２种：基于区域的立体匹配和基于全局 的立体匹配。本文主要就以上 ２种技术的一些经 典立体匹配方法和近年来发展起来的立体匹配新 方法进行较深入的讨论和评述。