[发明专利]一种基于双目视觉的水下涵隧内壁三维信息恢复方法

权利要求书

1.一种基于双目立体视觉的水下涵隧内壁三维信息恢复方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：获取涵隧内壁原始左右目图像，对双目摄像机进行标定，得到相机的内外参数，并通过相机内外参数对获取的涵隧内壁原始左右目图像进行极线校正，得到校正左目图像I_L和校正右目图像I_R；

步骤2：分别对步骤1得到的校正左目图像I_L和校正右目图像I_R进行各向异性扩散，得到滤波左目图像I_FL和滤波右目图像I_FR；所述各向异性扩散是一种支持区域内平滑的方法，用于在保留图像边缘的情况下平滑图像中的噪声；

步骤3：利用灰度梯度共生矩阵直接提取参考图像的纹理特征，并利用FCM聚类方法将每一帧参考图像中某一帧图像划分为强纹理图像和弱纹理图像两类，所述参考图像指的是原始左目图像；

步骤4：对步骤2得到的滤波左目图像I_FL和滤波右目图像I_FR进行纹理特征约束的匹配代价计算；

步骤5：采用加权水平树结构和基于动态规划的能量优化进行代价聚集；

步骤6：进行视差计算和视差精化处理，获取最终的涵隧内壁视差图；

步骤7：根据得到的视差图，采用二维图像和三维空间的坐标转换，得到涵隧内壁的三维数据信息。

2.根据权利要求1所述的基于双目立体视觉的水下涵隧内壁三维信息恢复方法，其特征在于，在步骤2中，将校正左目图像I_L和校正右目图像I_R的校正图像I(u,v)作为输入，应用下列扩散方程进行迭代：

其中，λ为常数，控制扩散的速度，Iⁱ(u,v)为通道i下的图像，I_tⁱ(u,v)为第t次迭代时i通道下像素(u,v)的像素值，下标U、D、L、R分别表示传导系数h在上、下、左、右四个作用方向，符号表示相邻像素之间的差异，的定义如下式所示：

传导系数h根据式(8)在每次迭代时进行更新：

其中，α1为常数一，分别表示t时刻像素(u,v)在方向上、下、左、右的传导系数。

3.根据权利要求2所述的基于双目立体视觉的水下涵隧内壁三维信息恢复方法，其特征在于，在步骤3中，具体步骤为：

首先，对原始左目图像I_OL的灰度图像G和梯度图像F分别进行归一化处理，所述灰度图像是原彩色图像进行灰度化得到的，所述梯度图像是通过灰度图像中每个像素点减去上一个像素点的值得到的；

G′(p)＝INT(G(p)×N_g/g_m)+1 (9)

F′(p)＝INT(F(p)×N_f/f_m)+1 (10)

其中，G'(p)和F'(p)分别是标准化灰度和梯度图像，符号INT表示舍入操作，g_m和f_m分别是原始图像中最大的梯度值和最大的灰度值，N_f和N_g分别是归一后的最大梯度值和最大灰度值；

统计归一化后的灰度图像G'(p)和梯度图像F'(p)中同时满足G′(p)＝i和F′(p)＝j的像点对数，得到共生矩阵C_o的第(i,j)个元素的值C_ij，相应的概率函数P(i,j)可以表示为：

然后，选取基于灰度梯度共生矩阵的五个纹理参数来描述原始左目图像的纹理特征，分别是：小梯度优势T₁、大梯度优势T₂、梯度均值T₃、梯度标准差T₄和梯度熵T₅，

在提取参考图像的纹理特征后，使用FCM方法将原始左目图像I_OL进行聚类，确定原始左目图像I_OL某一帧图像是属于强纹理图像还是弱纹理图像。