码上实战立体匹配系列经典AD-Census: 主类

Posted 2022-08-03 李迎松~

抱歉停更两周有余，工作时而忙碌，抽出了一些时间陪家人，还建了StereoV3D交流群（博客主页有群二维码哦~），朋友们都非常活跃，简直太棒了！

废话少说，我们继续更新AD-Census的实战教学篇。

上篇框架中，我们梳理了算法框架和代码框架，工程师拿到了设计图纸，得找水泥工砖瓦工砌墙打砖了。

本篇开始就带领大家一起砌墙打砖。

先贴一下AD-Census的效果图：

完整代码已开源在我的Github仓库，供大家下载。

仓库地址：https://github.com/ethan-li-coding/AD-Census

我们来看本篇的内容：

文章目录

• • 主类
  • 公有函数
  • 私有函数
  • 成员变量

主类

我们将ADCensusStereo作为主类名：

class ADCensusStereo 	
public:
	ADCensusStereo();
	~ADCensusStereo();

如果是个空类，那只有构造和析构，当然不能是空类。它必须有成员函数和成员变量。

公有函数

在共有函数列表中，最重要的是设计 Match 成员函数为执行匹配的接口，给调用者调用，传入图像，传出视差图。注意接口的输入是三通道彩色图像哦！

/**
* \\brief 执行匹配
* \\param img_left	输入，左影像数据指针，3通道彩色数据
* \\param img_right	输入，右影像数据指针，3通道彩色数据
* \\param disp_left	输出，左影像视差图指针，预先分配和影像等尺寸的内存空间
*/
bool Match(const uint8* img_left, const uint8* img_right, float32* disp_left);

在公有函数列表中，我们还需要指定一个初始化接口和释放内存接口，初始化的目的是做一些准备工作，比如内存的初始化、状态的初始化等等。预分配往往是提高效率的常规操作，别总是需要的时候才分配，开辟内存的开销不可忽视。

重设接口是重新初始化操作，当你想改变分辨率或者改变算法参数时，可以调用此接口。

/**
* \\brief 类的初始化，完成一些内存的预分配、参数的预设置等
* \\param width		输入，核线像对影像宽
* \\param height		输入，核线像对影像高
* \\param option		输入，算法参数
*/
bool Initialize(const sint32& width, const sint32& height, const ADCensusOption& option);
/**
* \\brief 重设
* \\param width		输入，核线像对影像宽
* \\param height		输入，核线像对影像高
* \\param option		输入，算法参数
*/
bool Reset(const uint32& width, const uint32& height, const ADCensusOption& option);

私有函数

在私有函数列表中，我将AD-Census算法的子步骤分别写成单独的接口，便于清晰地调用，每一个接口代表着一个独立的功能。它们分别是

1. 代价计算
2. 代价聚合
3. 扫描线优化
4. 多步骤视差优化
5. 视差计算

/** \\brief 代价计算 */
void ComputeCost();

/** \\brief 代价聚合 */
void CostAggregation();

/** \\brief 扫描线优化	 */
void ScanlineOptimize();

/** \\brief 多步骤视差优化	*/
void MultiStepRefine();

/** \\brief 视差计算（左视图）*/
void ComputeDisparity();

/** \\brief 视差计算（右视图）*/
void ComputeDisparityRight();

此外，释放接口则把初始化时开辟的内存释放掉，内存泄漏可是严重的问题，不可掉以轻心。鉴于历史原因，我是一个中度指针用户，内存的开辟释放很小心，现在也渐渐意识到容器的便利性，所以后面的编码中我开始注重容器的使用。

/** \\brief 内存释放 */
void Release();

成员变量

为了安全，将成员变量全部设置为私有类型，调用者没有必要直接接触。

首先看成员函数的一览：

/** \\brief 算法参数 */
ADCensusOption option_;

/** \\brief 影像宽 */
sint32 width_;
/** \\brief 影像高 */
sint32 height_;

/** \\brief 左影像数据，3通道彩色数据 */
const uint8* img_left_;
/** \\brief 右影像数据	，3通道彩色数据 */
const uint8* img_right_;

/** \\brief 代价计算器 */
CostComputor cost_computer_;
/** \\brief 代价聚合器 */
CrossAggregator aggregator_;
/** \\brief 扫描线优化器 */
ScanlineOptimizer scan_line;
/** \\brief 多步优化器 */
MultiStepRefiner refiner_;

/** \\brief 左影像视差图 */
float32* disp_left_;
/** \\brief 右影像视差图 */
float32* disp_right_;

/** \\brief 是否初始化标志	*/
bool is_initialized_;

1. ADCensusOption option_

   算法参数变量，参数结构体ADCensusOption的定义放在文件adcensus_types.h里。里面是根据ADCensus的原文设置的各类阈值。

/** \\brief ADCensus参数结构体 */
struct ADCensusOption 
	sint32  min_disparity;		// 最小视差
	sint32	max_disparity;		// 最大视差

	sint32	lambda_ad;			// 控制AD代价值的参数
	sint32	lambda_census;		// 控制Census代价值的参数
	sint32	cross_L1;			// 十字交叉窗口的空间域参数：L1
	sint32  cross_L2;			// 十字交叉窗口的空间域参数：L2
	sint32	cross_t1;			// 十字交叉窗口的颜色域参数：t1
	sint32  cross_t2;			// 十字交叉窗口的颜色域参数：t2
	float32	so_p1;				// 扫描线优化参数p1
	float32	so_p2;				// 扫描线优化参数p2
	sint32	so_tso;				// 扫描线优化参数tso
	sint32	irv_ts;				// Iterative Region Voting法参数ts
	float32 irv_th;				// Iterative Region Voting法参数th
	
	float32	lrcheck_thres;		// 左右一致性约束阈值

	bool	do_lr_check;					// 是否检查左右一致性
	bool	do_filling;						// 是否做视差填充
	bool	do_discontinuity_adjustment;	// 是否做非连续区调整
;

2. sint32 width_/height_

   图像宽高，无需多言。

3. const uint8* img_left_/img_right_

   图像数据，注释说明是3通道的彩色数据，表明算法目前是只支持3通道彩色数据的。const标示表示算法执行过程中不会对输入的图像数据做任何的写入修改。

4. CostComputor cost_computer_

   代价计算器，我将代价计算部分的所有功能代码都集成到一个代价计算器类CostComputor中，这样组织会比较清晰，理解上也更加容易。CostComputor类的实现放在cost_computor.h/cost_computor.cpp中，后面篇章我们会细说。

5. CrossAggregator aggregator_

   代价聚合器，道理同上，我将代价聚合部分的所有功能代码都集成到一个代价聚合器类CrossAggregator中。CrossAggregator类的实现放在cost_aggregator.h/cost_aggregator.cpp中。

6. ScanlineOptimizer scan_line_

   扫描线优化器，道理同上。ScanlineOptimizer类的实现放在scanline_optimizer.h/scanline_optimizer.cpp中。

7. MultiStepRefiner refiner_

   多步视差优化器，道理同上。MultiStepRefiner类的实现放multistep_refiner.h/multistep_refiner.cpp中。

8. float32* disp_left_/disp_right_

   左右图像的视差图，保存算法最终生成的视差图结果。类型是float32，是真实视差值，可直接用于计算深度。

9. bool is_initialized_

   是否初始化标志。若成功执行Initialize接口，则此标志为true，反之为false，为false时不会执行匹配。

以上就是本篇主类的所有内容，下篇将给大家带来基于AD-Census 代价计算 的代码介绍。

下载AD-Census完整源码，点击进入: https://github.com/ethan-li-coding/AD-Census
欢迎同学们在Github项目里讨论，如果觉得博主代码质量不错，右上角给颗星！感谢！

博主简介：
Ethan Li 李迎松（知乎：李迎松）
武汉大学 摄影测量与遥感专业博士
主方向立体匹配、三维重建
2019年获测绘科技进步一等奖（省部级）

爱三维，爱分享，爱开源
GitHub： https://github.com/ethan-li-coding （欢迎follow和star）

个人微信：

欢迎交流！

关注博主不迷路，感谢！
博客主页：https://ethanli.blog.csdn.net