基于单幅户外图像的深度估计与视角变换方法研究

论文摘要

在三维重建、目标识别、机器导航等诸多计算机视觉研究领域，深度估计问题已成为重要的研究课题之一。如何仅利用单幅二维图像精确的估计出场景的深度是对场景进行三维重建的核心环节。本文在综合分析国内外研究现状的基础上，以单幅户外场景图像为依据，综合运用各方面的理论知识，对单幅户外图像场景深度的确定方法及视角变换方法进行了研究。首先，给出了所提深度估计及视角变换方法的总体流程，同时介绍了基于特征的层次化的分割方法，区域标记过程中所选取的特征以及区域标记分类器的训练方法。其次，提出了一种更为精确深度估计模型及一种更为合理的深度估计方法。所提模型综合考虑了相机的旋转、俯仰等因素；所提深度估计方法根据标记为直立物的区域与地面是否存在接触边界将其分为与地面不存在、存在接触边界两种情况分别采用不同的方法进行深度估计，具有更广的适用范围。再次，依据估计得到整幅图像的深度估计结果，提出一种用来确定邻区域间的遮挡关系的遮挡边界恢复方法及用以创建旋转、平移和俯仰后的新视角图像的视角变换方法。同时，利用邻近像素的颜色值完成新视角图像内颜色值缺失部分的图像修补工作。最后，通过实验对提出的深度估计及视角变换方法的可行性和有效性进行了验证，并对实验结果进行了对比分析。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题研究背景
• 1.2 课题研究意义
• 1.3 国内外研究现状
• 1.3.1 深度估计方法的研究现状
• 1.3.2 视角变换方法的研究现状
• 1.4 论文的研究内容及结构安排
• 1.4.1 课题的研究内容
• 1.4.2 课题的结构安排
• 第2章 方法概述及基础工作
• 2.1 方法总体流程
• 2.2 层次化区域分割
• 2.3 基于 Adaboost 的区域标记
• 2.3.1 位置特征
• 2.3.2 颜色特征
• 2.3.3 纹理特征
• 2.3.4 消失点及消失线特征
• 2.3.5 Adaboost 分类器的选取与训练
• 2.4 本章小结
• 第3章 基于单幅户外图像的深度估计方法
• 3.1 深度估计的总体流程
• 3.2 深度估计模型
• 3.3 不同类型区域的深度估计方法
• 3.3.1 与地面存在接触边界的直立物区域的深度估计方法
• 3.3.2 与地面不存在接触边界的直立物区域的深度估计方法
• 3.4 遮挡边界恢复方法
• 3.5 深度估计方法及遮挡边界恢复方法的算法描述
• 3.6 本章小结
• 第4章 基于单幅户外图像的视角变换方法
• 4.1 视角变换的总体流程
• 4.2 视角变换模型
• 4.3 三维坐标重建方法
• 4.4 三维坐标变换方法
• 4.5 三维坐标投影及颜色填充方法
• 4.6 颜色值缺失区域的修补方法
• 4.7 视角变换方法的算法描述
• 4.8 本章小结
• 第5章 实验及分析
• 5.1 实验环境
• 5.2 深度估计及遮挡边界恢复实验结果与分析
• 5.2.1 深度估计实验结果与分析
• 5.2.2 遮挡边界恢复实验结果对比分析
• 5.3 视角变换实验结果与分析
• 5.4 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间承担的科研任务与主要成果
• 致谢
• 作者简介