[科普中國]-影像相關(guān)

影像相關(guān)的目的

最初的影像匹配是利用相關(guān)技術(shù)實(shí)現(xiàn)的，即使現(xiàn)在，影像相關(guān)在影像匹配中依然處于非常重要的地位。由于對影像中的灰度可轉(zhuǎn)換為電子、光學(xué)或數(shù)字等不同形式的信號，因而可構(gòu)成電子相關(guān)、光學(xué)相關(guān)或數(shù)字相關(guān)。目前主要應(yīng)用數(shù)字相關(guān)。影像相關(guān)是利用兩幅影像的相關(guān)函數(shù)，評價(jià)它們的相似性以確定同名點(diǎn)2。

影像相關(guān)的原理影像相關(guān)是利用相關(guān)函數(shù)、評價(jià)兩影像窗口灰度信號分布的相似性，解決影像匹配的問題，其中相關(guān)函數(shù)只是評價(jià)相似性的一種測度(或標(biāo)準(zhǔn))。當(dāng)然也可以不用相關(guān)函數(shù)而采用其它的測度，從而可構(gòu)成不同的影像匹配算法2。

電子相關(guān)：用電子電路解算相關(guān)函數(shù)3；

光學(xué)相關(guān)：用光學(xué)方法確定相關(guān)函數(shù)；核線相關(guān)，用立體像對對左、右同名核線上的灰度序列進(jìn)行的影像相關(guān)；

數(shù)字相關(guān)：用計(jì)算機(jī)或?qū)Ｓ脭?shù)字相關(guān)器解算相關(guān)函數(shù)；一般情況下數(shù)字相關(guān)是個(gè)二維的搜索過程，但若對原始影像沿核線進(jìn)行重采樣形成核線影像對，則不存在上下視差。數(shù)字相關(guān)則轉(zhuǎn)化為一維的搜索過程，它們分別稱為二維相關(guān)與一維相關(guān)。一維相關(guān)，是沿一個(gè)方向搜索同名影像；二維相關(guān)，在二維影像空間的搜索區(qū)內(nèi)搜索與日標(biāo)區(qū)同名影像2。全數(shù)字化自動(dòng)測圖的核心部分是數(shù)字影像相關(guān)。沿核線進(jìn)行一維相關(guān)的方法有速度快和精度高等優(yōu)點(diǎn)，故被數(shù)字相關(guān)領(lǐng)域廣泛采納1。

最小二乘相關(guān)：以左、右像片的灰度差為觀測值進(jìn)行最小二乘法平差，以解求同名影像1。

影像相關(guān)與頻譜分析：利用頻譜分析理論，不僅可以得到相關(guān)函數(shù)的快速估計(jì)值，而且它對于數(shù)字相關(guān)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)有十分重要的指導(dǎo)意義2。

影像匹配影像匹配包括：

1、基于待相關(guān)點(diǎn)的小區(qū)域內(nèi)影像灰度——區(qū)域相關(guān)

2、基于特征的影像匹配

根據(jù)統(tǒng)計(jì)理論分析，每一種影像匹配方法不可避免地會出現(xiàn)匹配錯(cuò)誤，這就希望減少這種錯(cuò)誤。若同時(shí)利用幾種測度進(jìn)行判別，當(dāng)滿足所有條件時(shí)，才認(rèn)為是同名象點(diǎn)，這就是多測度(或稱多重判斷據(jù))影像匹配方法2。

發(fā)展導(dǎo)向立體影像相關(guān)技術(shù)能夠增強(qiáng)場景影像的真實(shí)感和沉浸感，在文化娛樂、醫(yī)療、軍事仿真、工程展覽、教育等領(lǐng)域得到了廣闊的應(yīng)用，正成為各國科研和產(chǎn)業(yè)界關(guān)注的熱點(diǎn)領(lǐng)域。近年來，諸如柱幕、環(huán)幕和球幕等具有高分辨率和強(qiáng)沉浸感的非平面影像顯示系統(tǒng)陸續(xù)出現(xiàn)。盡管目前傳統(tǒng)的平面立體影像相關(guān)技術(shù)己經(jīng)相當(dāng)成熟，但平面立體影像生成技術(shù)無法直接應(yīng)用于非平面的影像顯示系統(tǒng)，因此，開發(fā)適用于此類非傳統(tǒng)平面顯示系統(tǒng)的立體影像相關(guān)技術(shù)變得越來越重要4。

如何面向球面進(jìn)行立體影像生成和感知分析，是立體影像技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)的難點(diǎn)問題。一方面，在球面極點(diǎn)區(qū)域物體遠(yuǎn)離球面成像平面的情況下，已有的球面立體影像生成方法會產(chǎn)生極點(diǎn)區(qū)域的影像扭曲問題，極大影響用戶的觀察體驗(yàn)。另一方面，面向球面的立體影像感知分析模型和評估方法尚未建立，無法對球面立體影像生成方法及其感知效果進(jìn)行有效評估4。