基於曲面局部微分幾何特性的圖像配準與深度計算

《基於曲面局部微分幾何特性的圖像配準與深度計算》是依託四川大學，由劉怡光擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：基於曲面局部微分幾何特性的圖像配準與深度計算
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：劉怡光
• 依託單位：四川大學

項目摘要

基於多視影像的深度計算對機器人定位、三維地形生成等具支撐性作用；解析度及色調差異、視角視點及鏡頭畸變等對圖像配準和深度計算帶來巨大挑戰。僅在二維圖像空間考慮的配準常致深度計算精度低甚至錯誤。為此，擬同時考慮二維圖像匹配和基於曲面局部微分幾何性質構建的三維合理性，以得到高精度圖像配準和深度計算：由圖像特徵(顏色分布、形狀特徵、相關性等)建立圖像局部多種可能配準關係；基於對極或多視幾何，由任一可能配準關係進行深度計算進而得到表面局部離散表示；計算局部微分幾何性質，由流形上離散鄰近點間過渡映射等構建基於流形微分幾何性質的合理性度量。建立融合圖像匹配和合理性度量的最佳化框架，得到同時最佳化影像空間、三維空間合理性的圖像配準與深度計算。基於置信傳遞等方法，建立一種圖像配準和深度計算精度、複雜性隨套用需求動態調節的，適合工程套用背景的圖像配準與深度計算系統,通過標準測試集及現場套用客觀分析與評價系統性能。

結題摘要

三維地形生成、機器人自主定位移動、醫學手術導航、虛擬仿真等對高精準三維信息有迫切需求，影像配準與深度計算對三維信息獲取具支撐性作用。鑒於三維目標在二維圖像空間表達歧義性，相對於僅在二維圖像空間考慮的圖像配準和深度計算方法而言，同時考慮二維圖像特徵和物體表面微分特性合理性的方法具有顯著優點，其研究具重要理論意義和實用價值。本項目主要研究內容包括：（1）確定可用於圖像配準時物體表面三維合理性推斷的幾何特性及其在離散空間中的實現方法；（2）建立圖像局部多種可能配準關係，由多視幾何計算各配準點三維位置，得到目標表面微分幾何特性的離散表示；（3）建立融合圖像特徵和曲面微分幾何特性的圖像配準和深度計算評價體系，用置信傳遞等協同最佳化二維圖像匹配和物體表面三維合理性；（4）協同最佳化圖像配準和三維合理性度量的快速實現途徑，測試各實現途徑的準確度和效率等綜合套用性能。本項目主要研究成果為：（1）建立基於微分幾何特性的曲面局部合理性判據，解決視點視角偏移較大圖像的配準和三維深度計算問題；（2）在學術期刊及會議發表論文13篇。項目在5組公開數據集及2組真實場景採集數據集上取得顯著效果，實驗結果顯示，項目研究多提出的多種方法在相關領域取得顯著效果。（3）項目培養博士研究生5人，碩士研究生10人。 （4）相關成果獲得2019年四川省科技進步一等獎。總體而言，本項目研究圓滿完成研究任務。