Hệ thống tính bản đồ độ sâu điển hình SAD

2.3.1.1. Chuyển đổi thang độ xám

Rõ ràng là việc tính tốn bản đồ chênh lệch dựa trên dữ liệu hình ảnh màu sẽ mất nhiều thời gian để tìm kiếm trên khơng gian hình ảnh. Mặc dù cách tiếp cận này có thể được thực hiện trong phần cứng, nhưng những hạn chế về tài nguyên và chi phí cao cũng là những nhiệm vụ khó khăn. Do đó, SAD thơng thường sử dụng hình ảnh thang độ xám 8 bit với 256 mức độ xám thông qua chuyển đổi thang độ xám.

2.3.1.2. Tính tốn dựa trên thuật toán SAD

Độ chênh lệch thường được xem như sự dịch chuyển sang bên trái của một đặc điểm hình ảnh khi nó được xem trong hình ảnh bên phải. Nó được xác định bằng giá trị nhỏ nhất của Tổng sự khác biệt tuyệt đối (SAD), được áp dụng để tính chênh lệch cho mỗi điểm trong hình ảnh bên phải [42]. Thuật tốn sử dụng một cửa sổ tham chiếu giống nhau có kích thước 2w+12w+1 tính theo điểm ảnh và vùng tìm kiếm xung quanh cửa

Ảnh trái Tính tốn SAD Bản đồ chênh Ảnh phải Từ máy ảnh nổi Chuyển ảnh xám Chuyển ảnh xám

sổ tham chiếu giống nhau ss điểm ảnh, áp dụng cho mọi điểm trong khung cảnh.

Lưu ý rằng s2w+1. Cửa sổ tham chiếu từ hình ảnh bên trái được khớp vào một cửa sổ có cùng kích thước tương ứng trong hình ảnh bên phải. Cửa sổ tham chiếu từ hình ảnh bên trái 2w+12w+1 này được dịch chuyển qua khu vực tìm kiếm rộng ss điểm trong hình ảnh bên phải. Ở mỗi lần dịch, sự khác biệt tuyệt đối của việc so sánh thuộc tính điểm ảnh được tính tốn và lưu lại. Sau khi thuật tốn SAD tính cho tất cả các chênh lệch hợp lệ, độ chênh lệch SAD thấp nhất được xác định là sự chênh lệch tại vị trí đó trong hình ảnh bên phải, như được minh họa bởi (2.3).

𝑆𝐴𝐷(𝑥, 𝑦, 𝑑) = ∑ ∑ |𝐼𝐿(𝑥 + 𝜇, 𝑦 + 𝜈) − 𝐼𝑅(𝑥 + 𝜇, 𝑦 + 𝜈 − 𝑑)| 𝑤 𝜈=−𝑤 𝑤 𝜇=−𝑤 (2.3)

Trong đó IL và IR biểu thị các giá trị màu xám của điểm ảnh trong ảnh bên trái và ảnh bên phải, d là phạm vi của sự khác biệt, vì kích thước cửa sổ w và x, y là tọa độ của điểm ảnh trung tâm của cửa sổ.

Khi SAD được thực hiện với tất cả các điểm ảnh và tất cả các giá trị khác nhau, nó sẽ tạo ra một bộ tích lũy chứa giá trị chênh lệch được tính tốn. Để có được bản đồ chênh lệch, nó phải thực hiện tìm kiếm giá trị SAD nhỏ nhất của mỗi điểm trong một phạm vi giá trị khác nhau được xác định (dmin, dmax). Phạm vi độ lệch d càng lớn hơn thì sai số bước càng nhỏ hơn, số lượng phép tốn càng tăng lên. Nó có ý nghĩa như độ phân giải của ảnh. Mục đích của nghiên cứu này khơng phải là để điều tra các hiệu ứng theo phạm vi độ lệch d, và giá trị được lựa chọn thực nghiệm là 50 là hợp lý. Giá trị SAD (x,

y, d) là giá trị khác nhau của điểm tương ứng. Giá trị nhỏ nhất của SAD được biểu thị

bằng D(x, y) có thể được biểu diễn bằng công thức sau (2.4).

𝐷(𝑥, 𝑦) = 𝑎𝑟𝑔 𝑚𝑖𝑛 𝑆𝐴𝐷(𝑥, 𝑦, 𝑑) với d∈[d_min,d_max ] (2.4)

2.3.2. Triển khai tính tốn SAD đề xuất

2.3.2.1. Hệ thống tính tốn SAD đề xuất

Trên thực tế, theo phương pháp SAD thông thường, không phải tất cả các điểm đều chứa thông tin đặc trưng về đối tượng. Các điểm chứa nhiều thông tin là các điểm biên. Vì vậy, trong phương pháp được đề xuất, khâu phát hiện biên được thêm vào việc thực hiện SAD thơng thường như được mơ tả trong Hình 2.6. Bước đầu tiên, ảnh màu trái và phải cũng được chuyển đổi thành ảnh xám như trong phương pháp sử dụng SAD thơng thường. Bước thứ hai là trích xuất biên. Ảnh biên thu được chính là danh sách các điểm cần phải tính độ chênh lệch. Dựa vào danh sách điểm cần quan tâm này mà chương trình

tính độ chênh lệch cho chúng trên cặp ảnh xám. Bước cuối cùng là tinh chỉnh kết quả của khâu thứ ba tính SAD để cho bản đồ chênh lệch tin cậy hơn.