[發(fā)明專(zhuān)利]基于ToF深度相機(jī)的三維注冊(cè)方法

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210021469.4
• 申請(qǐng)日: 2012-01-31
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN102609941A
• 公開(kāi)（公告）日: 2012-07-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 沈旭昆;趙凌;趙沁平
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 北京航空航天大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): G06T7/00
• 分類(lèi)號(hào): G06T7/00;G06T5/00
• 代理公司: 北京科迪生專(zhuān)利代理有限責(zé)任公司 11251
• 代理人: 李新華;賈玉忠

1.基于ToF深度相機(jī)的三維注冊(cè)方法，其特征在于步驟如下：

(1)搭建雙目系統(tǒng)并對(duì)該系統(tǒng)進(jìn)行標(biāo)定；

(2)進(jìn)行ToF相機(jī)深度圖的處理；

(3)利用建立起深度圖像和彩色圖像的對(duì)應(yīng)關(guān)系求出相機(jī)的位置和姿態(tài)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述基于ToF深度相機(jī)的三維注冊(cè)方法，其特征在于：所述的步驟(1)中搭建雙目系統(tǒng)并對(duì)該系統(tǒng)進(jìn)行標(biāo)定方法為：搭建一個(gè)有ToF深度相機(jī)和工業(yè)相機(jī)組成的雙目相機(jī)系統(tǒng)；其中ToF相機(jī)獲得真實(shí)環(huán)境的深度信息，工業(yè)相機(jī)獲得真實(shí)環(huán)境的顏色信息，使用基于黑白棋盤(pán)格的標(biāo)定方法完成對(duì)工業(yè)相機(jī)和ToF深度相機(jī)內(nèi)參數(shù)的標(biāo)定；使用雙目立體標(biāo)定的方法完成對(duì)兩個(gè)相機(jī)位置關(guān)系的標(biāo)定，為了完成ToF相機(jī)系統(tǒng)誤差的校正，使用雙目相機(jī)系統(tǒng)中的彩色相機(jī)利用計(jì)算機(jī)視覺(jué)的方法計(jì)算相機(jī)到標(biāo)定物的距離作為參考數(shù)據(jù)，并且根據(jù)兩個(gè)相機(jī)的位置關(guān)系轉(zhuǎn)換到ToF視野下，使用B樣條曲線插值出誤差曲線，完成系統(tǒng)誤差校正。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述基于ToF深度相機(jī)的三維注冊(cè)方法，其特征在于：所述步驟(2)中進(jìn)行ToF相機(jī)深度圖的處理方法包括深度圖的異常點(diǎn)剔除和隨機(jī)噪聲去除兩個(gè)過(guò)程，異常點(diǎn)剔除根據(jù)深度圖像中每個(gè)像素與周?chē)袼氐年P(guān)系計(jì)算每個(gè)像素的可靠性，去除可靠性低的像素；

隨機(jī)噪聲去除是利用改進(jìn)的雙邊濾波算法，具體為：對(duì)要處理的深度數(shù)據(jù)以及彩色相機(jī)獲得的顏色信息，利用深度連續(xù)的區(qū)域往往顏色也相近的特性，對(duì)雙邊濾波進(jìn)行擴(kuò)展，利用顏色信息對(duì)深度數(shù)據(jù)進(jìn)行濾波，每一個(gè)像素用周?chē)袼氐募訖?quán)平均值代替。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述基于ToF深度相機(jī)的三維注冊(cè)方法，其特征在于：所述步驟(3)中建立彩色圖像和深度圖像對(duì)應(yīng)關(guān)系的步驟為：將ToF相機(jī)獲取的深度圖利用相機(jī)標(biāo)定中獲取的ToF相機(jī)的內(nèi)參數(shù)恢復(fù)出三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)；根據(jù)相機(jī)標(biāo)定中獲取的兩個(gè)相機(jī)的位置關(guān)系和彩色相機(jī)的內(nèi)參數(shù)，將三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)投影到彩色相機(jī)圖像空間中，這樣就建立起彩色圖像和深度圖像的對(duì)應(yīng)關(guān)系。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述基于ToF深度相機(jī)的三維注冊(cè)方法，其特征在于：在所述步驟(3)中，使用Camshift算法完成實(shí)時(shí)視頻流中標(biāo)志物的跟蹤：在視頻圖像中選取要跟蹤的物體，計(jì)算出該物體的顏色特征，跟蹤圖像空間中具有該特征的物體并且實(shí)時(shí)給出該物體在圖像空間的矩形范圍。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述基于ToF深度相機(jī)的三維注冊(cè)方法，其特征在于：所述步驟(3)中求出相機(jī)的位置和姿態(tài)的具體過(guò)程為：跟蹤步驟中實(shí)時(shí)給出被跟蹤區(qū)域在圖像空間中的范圍，根據(jù)彩色圖像和深度圖像的對(duì)應(yīng)關(guān)系獲得被跟蹤物體的三維數(shù)據(jù)，使用最小二乘法擬合一個(gè)空間的平面，該平面中心點(diǎn)坐標(biāo)等于跟蹤區(qū)域中心點(diǎn)相對(duì)于ToF相機(jī)光心的坐標(biāo)，該平面法向量等于跟蹤區(qū)域中心點(diǎn)相對(duì)于ToF相機(jī)光心的朝向。