【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及计算机视觉，具体涉及一种基于多代价融合和超像素优化的月面立体匹配方法。
技术介绍
1、月面地形地貌的高精度三维数据对于月面探测和科研站建设至关重要，目前月表的地形地貌三维数据大多是基于轨道环绕器所获得，分辨率低。而月表双目立体视觉系统能够获取高分辨率图像并通过立体匹配技术进行视差估计，最终生成精确的视差图，实现高精度的月面场景三维重建。然而，月球独特的环境，如没有大气层、月表反照率低导致出现高对比度光照差异、月面纹理信息匮乏和低太阳高度角带来常见的阴影遮挡，传统立体匹配算法会出现严重误差，在特殊的月面场景下不再适用。
2、立体匹配算法根据约束条件和搜索策略不同可以分为两类：局部立体匹配算法和全局立体匹配算法。局部算法使用图像强度或梯度等信息在设定的搜索范围内进行代价计算和聚合，最终采用赢者通吃（wta）算法来计算视差图。然而该类算法在面对月面场景的稀疏纹理和极端光照条件时，鲁棒性不足，导致视差估计精度低。后来zali提出的census变化立体匹配算法在一定程度上减轻了光照的影响，但是其在弱纹理区域表现不佳，而且还容易受到噪声的干扰。
3、相较于局部方法，全局方法是针对整个图像域，通过构建具有一个数据项和平滑项的能量函数，并通过优化这个能量函数来获得平滑且准确的视差图。此类方法可以更有效解决图像匹配模糊的问题，尤其是针对不连续和弱纹理区域。文献“彭嫚,邸凯昌,刘召芹.基于自适应马尔科夫随机场的深空探测影像密集匹配[j].遥感学报,2014,18(01):77-89.”提出一种自适应马尔科夫立体
4、文献“heiko h .stereo processing by semiglobal matching and mutualinformation.[j].ieee transactions on pattern analysis and machineintelligence,2008,30(2):328-41.”提出一种半全局立体匹配 (semi-global matching，sgm) 算法，它融合了局部方法和全局方法的优点，在精度和计算复杂度上有一个很好的平衡。文献“li h ,chen l ,li f .an efficient dense stereo matching method forplanetary rover.[j].ieee access,2019,748551-48564.” 则基于sgm算法建立了由粗到细的金字塔框架，以提高月面场景下立体匹配的准确性。然而，两篇文献在处理纹理缺失区域时，容易产生错误匹配，导致视差图不准确。在半全局立体匹配（sgm）中，传统的二维马尔可夫随机场（mrf）优化问题被近似为沿各个方向的一维线性优化的集合，保证一定精度的基础上提高了效率。但是，每条路径独立汇总匹配成本，互不共享信息，一旦数据项信息不足，就会导致匹配空洞，导致最终匹配结果不准确，难以应对月表特殊的光照环境以及弱纹理区域。因此，探索一种适应月面场景的高精度立体匹配方法仍具有重要意义。
技术实现思路
1、为解决上述技术问题，本专利技术提出一种基于多代价融合和超像素优化的月面立体匹配方法，多代价融合采用改进census变化和颜色强度信息相融合的代价计算方式和基于多层次超像素的视差优化方法，能有效处理月面场景中出现的高对比度光照差异、纹理信息匮乏和阴影遮挡问题，从而得到高精度的视差图。
2、为达到上述目的，本专利技术采用的技术方案如下：
3、一种基于多代价融合和超像素优化的月面立体匹配方法，包括如下步骤：
4、步骤1、获取月面场景立体图像对，且月面场景立体图像对已经过极线校正；
5、步骤2、对步骤1中获取的月面场景立体图像对进行多代价融合计算，通过基于改进的census变化的代价和图像颜色强度信息的代价的融合计算，得到融合匹配代价；
6、步骤3、针对融合匹配代价，通过赢者为王策略得到初始视差图；
7、步骤4、将输入图像和初始视差图进行多层次超像素视差优化，得到高精度视差图。
8、本专利技术与现有技术相比的有益效果在于：
9、本专利技术通过多代价融合，采用改进的census变化和颜色强度信息融合的匹配代价计算方式，减轻了月面独特光照条件造成的影响，并增强了弱纹理区域的立体匹配精度。本专利技术利用多层次超像素视差优化，解决了由于月球南极区域太阳角度极低造成的大面积阴影遮挡问题。最终，本专利技术能够有效提高月面场景中立体匹配的准确性。
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1.一种基于多代价融合和超像素优化的月面立体匹配方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种基于多代价融合和超像素优化的月面立体匹配方法，其特征在于，所述步骤2包括：
3.根据权利要求2所述的一种基于多代价融合和超像素优化的月面立体匹配方法，其特征在于，所述步骤2包括：
4.根据权利要求3所述的一种基于多代价融合和超像素优化的月面立体匹配方法，其特征在于，所述步骤3包括：
5.根据权利要求1所述的一种基于多代价融合和超像素优化的月面立体匹配方法，其特征在于，所述步骤3包括：
【技术特征摘要】
1.一种基于多代价融合和超像素优化的月面立体匹配方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种基于多代价融合和超像素优化的月面立体匹配方法，其特征在于，所述步骤2包括：
3.根据权利要求2所述的一种基于多代价融合和超像素优化的月面立...
【专利技术属性】
技术研发人员：赵汝进，梁震，龙鸿峰，朱梓建，马跃博，易晋辉，曹子飞，刘恩海，
申请(专利权)人：中国科学院光电技术研究所，
类型：发明
国别省市：
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