[發(fā)明專利]坐標(biāo)獲取裝置、實(shí)時(shí)三維重建系統(tǒng)和方法、立體交互設(shè)備

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210353512.7
• 申請(qǐng)日: 2012-09-21
• 公開（公告）號(hào): CN102999939A
• 公開（公告）日: 2013-03-27
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王偉;黃宇聰;魏益群;劉翩
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 魏益群;王偉;黃宇聰
• 主分類號(hào): G06T17/00
• 分類號(hào): G06T17/00
• 代理公司: 深圳鼎合誠知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 44281
• 代理人: 郭燕

1.一種用于實(shí)時(shí)三維目標(biāo)重建的坐標(biāo)獲取裝置，其特征在于，包括：

圖像采集模塊，用于通過紅外雙目攝像機(jī)的第一攝像頭和第二攝像頭對(duì)同一目標(biāo)物進(jìn)行拍攝，分別得到第一圖像和第二圖像；

區(qū)域選擇模塊，用于基于圖像灰度特征在第一圖像中確定出感興趣區(qū)域；

邊緣點(diǎn)提取模塊，用于對(duì)感興趣區(qū)域進(jìn)行邊緣點(diǎn)提取；

深度計(jì)算模塊，用于在第二圖像中，搜索與第一圖像的邊緣點(diǎn)對(duì)應(yīng)的匹配點(diǎn)，根據(jù)邊緣點(diǎn)的坐標(biāo)及匹配點(diǎn)的坐標(biāo)，結(jié)合雙目攝像機(jī)的焦距及兩攝像頭中心點(diǎn)的距離進(jìn)行計(jì)算，得到匹配點(diǎn)的三維坐標(biāo)。

2.如權(quán)利要求1所述的坐標(biāo)獲取裝置，其特征在于，所述第一圖像包括第一紅外圖像和第一紅外增強(qiáng)圖像，所述第二圖像為第二紅外增強(qiáng)圖像；

所述區(qū)域選擇模塊包括：計(jì)算選擇單元，用于針對(duì)第一紅外增強(qiáng)圖像中的每個(gè)像素點(diǎn)以及與該像素點(diǎn)對(duì)應(yīng)的第一紅外圖像中的每個(gè)像素點(diǎn)，計(jì)算二者的灰度值的比值或灰度值的差值，比值大于第一預(yù)設(shè)閾值或差值大于第二預(yù)設(shè)閾值的像素點(diǎn)構(gòu)成感興趣區(qū)域；

所述坐標(biāo)獲取裝置還包括：校準(zhǔn)模塊，用于基于雙目攝像機(jī)的標(biāo)定參數(shù)，對(duì)第二紅外增強(qiáng)圖像和選出感興趣區(qū)域的第一紅外增強(qiáng)圖像進(jìn)行校準(zhǔn)并輸出；

所述深度計(jì)算模塊中的第二圖像為校準(zhǔn)后的第二紅外增強(qiáng)圖像。

3.如權(quán)利要求1所述的坐標(biāo)獲取裝置，其特征在于，所述第一圖像包括第一紅外圖像和第一紅外增強(qiáng)圖像，所述第二圖像為第二紅外增強(qiáng)圖像；

所述坐標(biāo)獲取裝置還包括：校準(zhǔn)模塊，用于基于雙目攝像機(jī)的標(biāo)定參數(shù)，對(duì)第一紅外圖像、第一紅外增強(qiáng)圖像和第二紅外增強(qiáng)圖像進(jìn)行校準(zhǔn)并輸出；

所述深度計(jì)算模塊中的第二圖像為校準(zhǔn)后的第二紅外增強(qiáng)圖像；

所述區(qū)域選擇模塊包括：計(jì)算選擇單元，用于針對(duì)校準(zhǔn)后的第一紅外增強(qiáng)圖像中的每個(gè)像素點(diǎn)以及與該像素點(diǎn)對(duì)應(yīng)的校準(zhǔn)后的第一紅外圖像中的每個(gè)像素點(diǎn)，計(jì)算二者的灰度值的比值或灰度值的差值，比值大于第一預(yù)設(shè)閾值或差值大于第二預(yù)設(shè)閾值的像素點(diǎn)構(gòu)成感興趣區(qū)域。

4.如權(quán)利要求1-3任一項(xiàng)所述的坐標(biāo)獲取裝置，其特征在于，還包括：無效點(diǎn)去除模塊，用于在提取邊緣點(diǎn)之前，對(duì)感興趣區(qū)域進(jìn)行腐蝕處理。

5.如權(quán)利要求1-4任一項(xiàng)所述的坐標(biāo)獲取裝置，其特征在于，所述深度計(jì)算模塊包括：

搜索單元，用于在第一圖像中以提取的每個(gè)邊緣點(diǎn)為中心點(diǎn)選定預(yù)定大小的掃描區(qū)域，在第二圖像中以與每個(gè)邊緣點(diǎn)的中心點(diǎn)的坐標(biāo)位置對(duì)應(yīng)的像素點(diǎn)選取與預(yù)定大小相同的掃描區(qū)域，計(jì)算這兩個(gè)掃描區(qū)域內(nèi)各相應(yīng)的像素點(diǎn)的灰度值之差的絕對(duì)值之和，與所求和的最小值對(duì)應(yīng)的中心點(diǎn)即是第二圖像中與第一圖像的邊緣點(diǎn)對(duì)應(yīng)的匹配點(diǎn)；

坐標(biāo)計(jì)算單元，根據(jù)邊緣點(diǎn)的坐標(biāo)及匹配點(diǎn)的坐標(biāo)，結(jié)合雙目攝像機(jī)的焦距及兩攝像頭中心點(diǎn)的距離，根據(jù)圖像間立體視差反比于測(cè)量深度進(jìn)行計(jì)算，得到匹配點(diǎn)的三維坐標(biāo)。

6.如權(quán)利要求1-5任一項(xiàng)所述的坐標(biāo)獲取裝置，其特征在于，所述圖像采集模塊包括具第一攝像頭和第二攝像頭的雙目攝像機(jī)、紅外光源、紅外濾光片和控制電路；所述紅外光源設(shè)置在所述第一攝像頭和第二攝像頭的鏡頭外圍；所述紅外濾光片位于鏡頭和攝像頭的圖像傳感器之間；所述控制電路用于控制第一攝像頭在紅外光源為關(guān)閉狀態(tài)時(shí)拍攝以得到第一紅外圖像，控制第一攝像頭和第二攝像頭在紅外光源為開啟狀態(tài)時(shí)拍攝以得到第一紅外增強(qiáng)圖像和第二紅外增強(qiáng)圖像。

7.一種實(shí)時(shí)三維目標(biāo)重建系統(tǒng)，其特征在于，包括如權(quán)利要求1-6任一項(xiàng)的坐標(biāo)獲取裝置，還包括：目標(biāo)重構(gòu)模塊，用于在第一校準(zhǔn)圖像中，根據(jù)邊緣點(diǎn)進(jìn)行插值得到插值點(diǎn)，在第二校準(zhǔn)圖像中搜索與插值點(diǎn)對(duì)應(yīng)的匹配插值點(diǎn)，根據(jù)插值點(diǎn)的坐標(biāo)及匹配插值點(diǎn)的坐標(biāo)，結(jié)合雙目攝像機(jī)的焦距及兩攝像頭中心點(diǎn)的距離進(jìn)行計(jì)算，得到匹配插值點(diǎn)的三維坐標(biāo)，根據(jù)匹配插值點(diǎn)的三維坐標(biāo)實(shí)現(xiàn)目標(biāo)物的三維重建。

8.一種立體交互設(shè)備，其特征在于，包括如權(quán)利要求1-6任一項(xiàng)所述的坐標(biāo)獲取裝置或如權(quán)利要求7所述的實(shí)時(shí)三維目標(biāo)重建系統(tǒng)。