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SGM算法在双目立体匹配中的应用

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简介：
本研究探讨了SGM算法在双目视觉系统中实现高精度深度信息提取的应用，重点分析其优化过程及在实际场景中的性能表现。 在KITTI2015数据集上对SGM算法进行测评的结果如下： 开发环境：Python 3.6、NumPy 1.19.5、OpenCV-python 4.5.5.64；操作系统为Ubuntu 20.04LTS，处理器型号为Intel(R) Core(TM) i7-9700 CPU @ 3.00GHz。 实验记录： 1. 使用WTA和SSD策略，设置disparity=190、radius=3时，视差误差≤3的精度为0.5611，运行时间为7.4344秒； 2. 同样使用WTA和SSD策略但将disparity调整至64，在相同的radius设定下（即3），视差误差≤3的精度保持在0.5611不变，但是运行时间缩短到了2.7495秒； 3. 采用SGM与SSD结合的方式，并设置disparity=64、radius=3时，视差误差≤3的精度提高到0.8161，相应的计算耗时增加至22.7137秒； 4. 当使用SGM和NCC策略且保持参数disparity为64、radius设定为3不变的情况下，视差误差≤3的精度进一步提升到了0.8119，但运行时间延长到28.0640秒； 5. 最后，在选择SGM与SAD组合，并维持相同的配置（即disparity=64和radius=3），此时视差误差≤3的精度下降至0.6681，而计算所需的时间为22.3349秒。

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  • SGM算法在双目立体匹配中的应用
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    本研究探讨了SGM算法在双目视觉系统中实现高精度深度信息提取的应用，重点分析其优化过程及在实际场景中的性能表现。 在KITTI2015数据集上对SGM算法进行测评的结果如下： 开发环境：Python 3.6、NumPy 1.19.5、OpenCV-python 4.5.5.64；操作系统为Ubuntu 20.04LTS，处理器型号为Intel(R) Core(TM) i7-9700 CPU @ 3.00GHz。 实验记录： 1. 使用WTA和SSD策略，设置disparity=190、radius=3时，视差误差≤3的精度为0.5611，运行时间为7.4344秒； 2. 同样使用WTA和SSD策略但将disparity调整至64，在相同的radius设定下（即3），视差误差≤3的精度保持在0.5611不变，但是运行时间缩短到了2.7495秒； 3. 采用SGM与SSD结合的方式，并设置disparity=64、radius=3时，视差误差≤3的精度提高到0.8161，相应的计算耗时增加至22.7137秒； 4. 当使用SGM和NCC策略且保持参数disparity为64、radius设定为3不变的情况下，视差误差≤3的精度进一步提升到了0.8119，但运行时间延长到28.0640秒； 5. 最后，在选择SGM与SAD组合，并维持相同的配置（即disparity=64和radius=3），此时视差误差≤3的精度下降至0.6681，而计算所需的时间为22.3349秒。
     
  • 双目校正与立体匹配在双目测距中的应用
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    本研究聚焦于双目视觉系统中的关键问题——图像校正及立体匹配技术，探讨其在精确距离测量中的重要性及其优化方法。 本段落讨论了算法在双目立体视觉以及双目测距中的应用，包括双目校正和立体匹配，并附带了一些测试图片。
     
  • SAD_SSD+NCC算法在立体匹配中的应用.rar_seldomerq_立体匹配算法_SSD+SAD+NCC
    优质
    本资源探讨了将SSD、SAD和NCC三种算法结合应用于立体匹配问题的方法，旨在通过综合运用多种特征提取技术来提升匹配精度与效率。 立体匹配是计算机视觉领域中的一个重要问题，涉及到SSD（Sum of Squared Differences）、SAD（Sum of Absolute Differences）以及NCC（Normalized Cross-Correlation）等多种算法的应用。这些方法用于计算图像中像素对之间的相似度，从而实现深度信息的提取和三维场景重建。
     
  • 双目的立体匹配
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    《双目的立体匹配》是一篇探讨利用计算机视觉技术进行深度信息提取的研究文章。通过分析两个或多个视点获取的图像，构建三维空间模型，实现对真实场景的感知与理解。该方法在自动驾驶、机器人导航和虚拟现实领域有广泛应用价值。 双目立体匹配涉及视差生成深度的公式以及全局方法的应用。 在处理过程中，数据项体现了像素间的匹配程度，而平滑项则反映了场景定义中的约束条件。其中C表示的是匹配代价（或称penalty），P则是不同两像素p和q之间视差差异的函数，通常被称为平滑项。 由于能量优化问题在一维空间内的复杂度呈现多项式级增长，一些研究试图采用近似方法以降低算法计算量。例如，半全局算法（SGM）利用了这一点，将二维问题简化为8到16个一维子问题来处理，从而实现效率提升。
     
  • 基于Python的SGM半全局立体匹配算法实现
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    本项目采用Python语言实现了SGM（ Semi-Global Matching）半全局立体匹配算法，用于计算图像间的视差图，达到三维重建和深度估计的目的。 基于Python实现的SGM半全局立体匹配算法，可以直接替换图片位置进行使用，并且代码中有详细的注释。
     
  • 基于OpenCV2的SAD算法在立体匹配中的应用
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    本文探讨了在计算机视觉领域中，利用开源计算机视觉库OpenCV2实现SAD（Sum of Absolute Differences）算法，并应用于立体图像的匹配过程。通过详细分析和实验验证，展示了该方法的有效性和实用性，为后续相关研究提供了参考依据。 使用SAD方法对校正后的左右图像进行立体匹配的效果不如OpenCV中的SGBM或BM好，但可以研究该算法的原理及实现方式。
     
  • 基于SIFT算法的双目立体匹配系统
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    本项目开发了一种基于SIFT算法的双目立体视觉系统，用于高效准确地计算场景深度信息。该系统利用图像特征点匹配实现高精度的三维重建与测量。 基于SIFT的OpenCV双目立体匹配系统在VS2013 MFC环境中实现。
     
  • 基于C++的双目立体匹配算法程序
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    本程序采用C++语言开发，实现高效准确的双目立体视觉中的立体匹配算法，适用于计算机视觉领域中深度信息提取和三维重建任务。 双目立体匹配是计算机视觉领域中的一个重要课题，主要用于获取场景的三维信息。在这个主题中，我们将深入探讨双目立体匹配的基本概念、相关算法以及C++实现的关键步骤。 双目立体匹配是一种基于两个不同视角（通常称为左眼和右眼图像）的图像处理技术，通过寻找图像对中对应像素的最佳匹配来估算深度信息。这种技术广泛应用于机器人导航、自动驾驶和3D重建等领域。 1. 双目立体匹配原理： - 基线与视差：两个相机之间的距离被称为基线，由于视角不同，在两幅图像中的同一物体位置会有差异，这一差异称为视差。 - 立体匹配：通过计算每像素的视差来建立像素级深度图。每个像素的深度与其在另一幅图像中对应的匹配像素的位置相关联。 - 匹配准则：常用的匹配准则是SAD（绝对差值和）、SSD（平方误差和）以及NCC（归一化互相关系数）。 2. 算法流程： - 相机标定：首先需要进行相机标定，以获取内参与外参数。这一步通常使用牛顿-拉弗森迭代方法或张氏标定方法完成。 - 图像预处理：包括灰度化、直方图均衡和去噪等步骤来提高图像质量。 - 匹配成本计算：为每个像素在另一幅图像中找到匹配位置，并计算其匹配代价，可以使用上述的SAD、SSD或NCC准则进行评估。 - 成本聚合：通过梯度下降法、动态规划或者立体匹配网络等方式减少错误匹配的可能性。 - 视差优化：采用自适应阈值和连续性约束等策略来剔除错误匹配，并最终生成深度图。 3. C++实现的关键点： - 使用OpenCV库：OpenCV提供了丰富的图像处理与计算机视觉函数，包括相机标定、图像预处理及匹配成本计算等功能。 - 多线程与并行计算：为了提高效率，在计算匹配代价和优化视差时可以利用OpenMP或CUDA进行并行化操作。 - 数据结构设计：例如使用立体匹配图（cost volume）存储每个像素的可能匹配位置，便于后续聚合及优化处理。 - 实时性优化：对于实时应用而言，需要注意算法复杂度与内存占用问题，并根据实际需求调整精度以提高速度。 4. 文件结构分析： 在名为StereoCalibMatch的文件中很可能会包含相机标定和立体匹配过程的相关代码。可能包括以下几个部分： - 相机参数计算函数：用于获取内参及外参数。 - 图像处理程序：进行灰度化、直方图均衡等操作以提升图像质量。 - 匹配成本模块：为每个像素计算与另一幅图像中对应位置的匹配代价。 - 成本聚合和视差优化部分：减少错误匹配，提高深度图准确性。 - 显示及输出功能：展示并保存结果，如生成深度图。 双目立体匹配算法涉及多个复杂的步骤从相机标定到最终视差优化每个环节都需要精确处理。在C++中实现这一算法需要深入理解计算机视觉理论，并熟练掌握图像处理和性能优化技巧。
     
  • 半全局立体匹配与动态规划在立体匹配中的应用
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    本研究探讨了半全局立体匹配算法结合动态规划技术，在提高深度信息估算精度及鲁棒性方面的创新应用。 根据论文《Accurate and Efficient Stereo Processing by Semi-Global Matching and Mutual Information》，我编写了双目立体匹配的代码，使用MATLAB编写，并附带测试图片。该算法仅实现了四个方向：左右、右左、上下、下上。此外，互信息并未在实现中应用。从测试结果来看，效果良好。对于学习动态规划和立体匹配的同学来说，这段代码具有一定的参考价值。