[發(fā)明專利]深度相機(jī)相對位姿及場景平面高度計(jì)算方法及裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710095626.9
• 申請日: 2017-02-22
• 公開（公告）號: CN108460797B
• 公開（公告）日: 2020-08-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 鄭江紅;霍澄平
• 申請（專利權(quán)）人: 深圳市鴻合創(chuàng)新信息技術(shù)有限責(zé)任公司
• 主分類號: G06T7/70
• 分類號: G06T7/70
• 代理公司: 深圳市君之泉知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 44366
• 代理人: 張丕陽

本發(fā)明公開了一種深度相機(jī)相對位姿及場景平面高度計(jì)算方法及裝置。該方法通過對場景深度圖像數(shù)據(jù)中包含的坐標(biāo)信息進(jìn)行轉(zhuǎn)換，并對轉(zhuǎn)換后的坐標(biāo)信息進(jìn)行統(tǒng)計(jì)及分類計(jì)算，可以得到深度相機(jī)的俯視角度，進(jìn)一步的，利用該角度可以計(jì)算場景中的場景平面高度信息。該裝置與深度相機(jī)連接，包括電源模塊以及根據(jù)前述計(jì)算方法處理所用到數(shù)據(jù)的信息處理模塊。通過本發(fā)明提供的方法和裝置，可以準(zhǔn)確、全自動的計(jì)算出深度相機(jī)相對位姿及場景平面的高度，可以為深度相機(jī)的運(yùn)用提供優(yōu)秀的支持。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及深度圖像數(shù)據(jù)處理領(lǐng)域，具體涉及一種深度相機(jī)相對位姿及場景平面高度的計(jì)算方法及裝置。

背景技術(shù)

檢測場景平面是計(jì)算機(jī)視覺中的常見任務(wù)。場景平面檢測具有許多實(shí)際用途，其范圍涉及到機(jī)器人、自動駕駛、個人娛樂及視頻監(jiān)控等領(lǐng)域。

傳統(tǒng)的基于圖像的地面檢測方法大多數(shù)根據(jù)地面的先驗(yàn)顏色信息、顏色信息的一致性以及強(qiáng)烈的邊緣來進(jìn)行地面的檢測，比如利用公路的深色路面以及路邊的白色標(biāo)線信息等。其工作方式只能夠適用于一些比較簡單的場景，對于復(fù)雜的環(huán)境不具有可靠的性能。

由于能夠直接獲取在一般透視成像變換中丟失的深度信息，深度相機(jī)在場景平面檢測應(yīng)用上相比于普通可見光相機(jī)有著更加明顯的技術(shù)優(yōu)勢。這些深度相機(jī)包括但不限于基于雙目視覺法，飛行時間法以及結(jié)構(gòu)光編碼法三種制式的深度相機(jī)。

但是在實(shí)際應(yīng)用中，很多時候深度相機(jī)是通過斜下視的方式對場景進(jìn)行觀測的，具有一個俯視角度；或者深度相機(jī)的位姿會受到系統(tǒng)的影響而發(fā)生變化，因而無法隨時估計(jì)深度相機(jī)相對于地面的高度、姿態(tài)以及場景中其他場景平面相對于地面的高度。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是，提供一種深度相機(jī)相對位姿及場景平面高度計(jì)算方法及裝置，通過該計(jì)算方法可以準(zhǔn)確、全自動的計(jì)算出深度相機(jī)相對位姿及場景平面的高度。

在一個實(shí)施例中，提供了一種深度相機(jī)相對位姿及場景平面高度計(jì)算方法，用于處理深度圖像數(shù)據(jù)，包括以下步驟：

計(jì)算深度相機(jī)輸出的深度圖像數(shù)據(jù)中點(diǎn)云數(shù)據(jù)的坐標(biāo)A(x，y，z)繞深度相機(jī)橫軸X旋轉(zhuǎn)多個角度θr后的坐標(biāo)B(x1，y1，z1)；

統(tǒng)計(jì)同一旋轉(zhuǎn)角度θr下點(diǎn)云數(shù)據(jù)的坐標(biāo)值數(shù)據(jù)，按y1值的大小進(jìn)行分類，并劃定范圍單位H，統(tǒng)計(jì)落在每一范圍單位H內(nèi)的點(diǎn)占點(diǎn)云數(shù)據(jù)的比例，將最大的比例值Q列出；

對比全部旋轉(zhuǎn)角度θr的比例值Q，將最大比例值Qmax所對應(yīng)的旋轉(zhuǎn)角度θc列出。

作為優(yōu)選方案，計(jì)算得出的旋轉(zhuǎn)角度θc可以用于計(jì)算地面與深度相機(jī)的垂直距離D，包括以下步驟：

將按旋轉(zhuǎn)角度θc旋轉(zhuǎn)后的點(diǎn)云數(shù)據(jù)按y1值的大小及范圍單位H進(jìn)行排序；

根據(jù)范圍單位H、比例值Q所落入的范圍在大小排序中的位置值K以及點(diǎn)云數(shù)據(jù)所具有的最大或最小y1值來計(jì)算地面與深度相機(jī)的垂直距離D。

作為優(yōu)選方案，當(dāng)y1值的排序?yàn)閺拇蟮叫r，計(jì)算地面與深度相機(jī)的垂直距離D的公式為：D＝H×K-y1max，其中y1max為按旋轉(zhuǎn)角度θc旋轉(zhuǎn)后的點(diǎn)云數(shù)據(jù)中所具有的最大y1值；

當(dāng)y1值從小到大排序時，計(jì)算地面與深度相機(jī)的垂直距離D的公式為：D＝-y1min-H×K，y1min為按旋轉(zhuǎn)角度θc旋轉(zhuǎn)后的點(diǎn)云數(shù)據(jù)中所具有的最小y1值。

作為優(yōu)選方案，旋轉(zhuǎn)角度θr的取值范圍為0°至80°，并且旋轉(zhuǎn)角度θr以精度單位Δ₁來取值，精度單位Δ₁的取值范圍為0.1°至10°，范圍單位H的取值范圍為1mm至500mm。

作為優(yōu)選方案，得到旋轉(zhuǎn)角度θc后，還包括以下旋轉(zhuǎn)角度θc的精調(diào)步驟：