[發(fā)明專利]基于灰度約束的三維數(shù)字散斑的整像素搜索方法及裝置

有效

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• 申請日: 2017-01-20
• 公開（公告）號: CN106875443B
• 公開（公告）日: 2019-08-23
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 彭翔;何進英;劉曉利;蔡澤偉;湯其劍
• 申請（專利權(quán)）人: 深圳大學(xué)
• 主分類號: G06T7/70
• 分類號: G06T7/70;G06T17/00
• 代理公司: 深圳市恒申知識產(chǎn)權(quán)事務(wù)所(普通合伙) 44312
• 代理人: 王利彬

1.一種基于灰度約束的三維數(shù)字散斑的整像素搜索方法，其特征在于，包括：

通過投影裝置向待測物體表面投影隨機數(shù)字散斑圖案，通過放置于所述投影裝置兩側(cè)的成像裝置分別采集帶有所述待測物體的左、右散斑圖像；

通過為所述左、右散斑圖像中每個像素點設(shè)置的鄰域子窗口計算每個像素點對應(yīng)的平均差值，并將所述平均差值大于預(yù)置數(shù)值的像素點所形成的區(qū)域作為散斑區(qū)域，將所述散斑區(qū)域即為物體區(qū)域，分別在所述左、右散斑圖像中劃分出所述物體區(qū)域和背景區(qū)域；

分別提取劃分后的所述左、右散斑圖像中的第一極線和第二極線，校正所述第一極線平行于劃分后的所述左散斑圖像所在坐標(biāo)系的橫軸，以及校正所述第二極線平行于劃分后的所述右散斑圖像所在坐標(biāo)系的橫軸，并校正所述第一極線和所述第二極線為位于同一水平線的直線，得到投影校正后的所述左散斑圖像和投影校正后的所述右散斑圖像；

按照所述待測物體的預(yù)置深度范圍，計算投影校正后的所述右散斑圖像的視差約束范圍；

選取投影校正后的所述左散斑圖像的所述散斑區(qū)域中像素點作為待測像素點，并在投影校正后的所述右散斑圖像上選取與所述待測像素點位于相同行數(shù)且位于所述視差約束范圍內(nèi)的待匹配像素點，通過對所述待測像素點的灰度值和所述待匹配像素點的灰度值進行灰度約束運算，從所述待匹配像素點中選出匹配點，使得依據(jù)所述匹配點與所述待測像素點進行相關(guān)函數(shù)運算，得到整像素對應(yīng)點；

其中，所述通過對所述待測像素點的灰度值和所述待匹配像素點的灰度值進行灰度約束運算，從所述待匹配像素點中選出匹配點包括：

計算所述待測像素點的灰度值和所述待匹配像素點的灰度值之間的差值的絕對值，將所述絕對值與灰度約束閾值進行比較；

若所述絕對值小于所述灰度約束閾值，則選取所述絕對值對應(yīng)的待匹配像素點作為匹配點；

其中所述灰度約束運算的公式為：|g(x′,y′)-f(x,y)|<threshold，f(x,y)為所述待測像素點的灰度值，g(x′,y′)為與所述待測像素點位于相同行數(shù)且位于所述視差約束范圍內(nèi)的待匹配像素點的灰度值，threshold為灰度約束閾值。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述通過為所述左、右散斑圖像中每個像素點設(shè)置的鄰域子窗口計算每個像素點對應(yīng)的平均差值包括：

分別在所述左散斑圖像和所述右散斑圖像中選取目標(biāo)像素點，并以所述目標(biāo)像素點為中心點設(shè)置鄰域子窗口，并計算所述鄰域子窗口內(nèi)所有像素點的灰度值的平均差值；

計算平均差值的公式為：

其，其中，g(x,y)為所述鄰域子窗口內(nèi)的目標(biāo)像素點(x，y)的灰度值，AD為所述平均差值，所述u和v的取值范圍表示所述鄰域子窗口是以目標(biāo)像素點(x，y)為中心像素點的5*5的鄰域。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述通過對所述待測像素點的灰度值和所述待匹配像素點的灰度值進行灰度約束運算，從所述待匹配像素點中選出匹配點，使得依據(jù)所述匹配點與所述待測像素點進行相關(guān)函數(shù)運算，得到整像素對應(yīng)點之后還包括：

提取投影校正后的所述左散斑圖像中所述待測像素點，并對提取的所述待測像素點和灰度約束運算后選出的所述匹配點進行相關(guān)函數(shù)運算，算出相關(guān)系數(shù)；

選取所述相關(guān)系數(shù)最大值對應(yīng)的所述待測像素點作為所述整像素對應(yīng)點；

其中所述相關(guān)函數(shù)運算公式為：

其中C為所述相關(guān)系數(shù)，m為預(yù)置子窗口的邊長，f(x_i,y_j)為在投影校正后的所述左散斑圖像中以所述待測像素點為中心點的所述預(yù)置子窗口內(nèi)的像素點的灰度值，g(x′_i,y′_j)為在投影校正后的所述右散斑圖像中以所述匹配點為中心點的所述預(yù)置子窗口內(nèi)的像素點的灰度值，和分別是投影校正后的所述左散斑圖像和投影校正后的所述右散斑圖像的所述預(yù)置子窗口內(nèi)所有像素點的平均灰度值。