[發明專利]一種半偽隨機編碼圖案及其生成方法和系統

有效

• 申請號: 201710866918.8
• 申請日: 2017-09-22
• 公開（公告）號: CN107657646B
• 公開（公告）日: 2021-05-07
• 發明（設計）人: 鄭順義;王曉南
• 申請（專利權）人: 武漢中觀自動化科技有限公司
• 主分類號: G06T9/00
• 分類號: G06T9/00
• 代理公司: 北京輕創知識產權代理有限公司 11212
• 代理人: 陳衛

本發明涉及一種半偽隨機編碼圖案及其生成方法和系統，其中半偽隨機編碼圖案包括固定色塊和隨機色塊，所述固定色塊和隨機色塊在行和列上均相隔排列，形成一個M×N像素的隨機陣列，所述固定色塊包括顏色固定的多種色塊。本發明一種半偽隨機編碼圖案具有以下特點，1、特定大小的窗口內特征的唯一性，會極大的減少誤匹配的可能性；2、角點分布均勻性，避免了任何位置均為隨機色塊生成而導致大片地方是白色或者黑色，因此，整個編碼圖案中由黑色塊和白色塊相交所產生的角點就比較均勻，將之與灰度匹配相結合，匹配的像對數相對穩定，有利于提高立體匹配成功率和效率。

技術領域

本發明涉及偽隨機編碼領域，具體涉及一種半偽隨機編碼圖案及其生成方法和系統。

背景技術

偽隨機序列是由本原多項式指定的移位寄存器產生，具有隨機性的偽隨機性序列通過預先構作的方法構成偽隨機陣列。該偽隨機編碼的原理技術除了廣泛應用于通信控制領域之外，也在編碼投影系統中得到使用，來解決傳統視覺理論匹配難問題。

在三維建模過程中，對于一些缺乏紋理特性及表面特征稀少的場景重建比較困難，而偽隨機編碼圖案通過投影儀透射到被重建對象表面，為這些缺乏或者稀少的紋理對象增加額外的附加特征，提高重構精度，雙目編碼結構光三維重構法就是應用此原理。采用偽隨機編碼圖案的結構光三維重構技術的最大優勢是容易進行圖像匹配。由于偽隨機陣列具有窗口唯一特性，可用來表征三維場景中物體的表面信息。把攝像機得到的偽隨機編碼圖像轉換為其獨有特征形式，構造子序列，通過尋找子序列在原投影序列中的位置定位特征點，可得到特征點在攝像機與投影儀坐標系之間的對應關系，這一過程稱為偽隨機編碼圖像的特征匹配。編碼圖像中子序列匹配的運算速度直接影響三維重構的快慢。

采用偽隨機編碼圖案，容易改變編碼圖案以適應不同類型的編碼模型。在機器視覺與數字近景攝影測量三維重建應用中，基于偽隨機編碼原理，利用偽隨機序列生成黑白或彩色偽隨機編碼圖案，圖案樣式不一。將所生成的偽隨機編碼圖案作為影像匹配的對象，可以彌補所重建對象本身紋理不豐富的缺陷，但是現有的黑白類型的偽隨機編碼圖案一般都是基于全偽隨機序列，生成的圖案會存在大片的黑色或者白色的區域，在這樣的區域內缺乏角點信息，是不利于影像匹配的。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種半偽隨機編碼圖案及其生成方法和系統，可以減少影像匹配的誤匹配率，提高影像匹配的成功率與效率。

本發明解決上述技術問題的技術方案如下：一種半偽隨機編碼圖案，包括固定色塊和隨機色塊，所述固定色塊和隨機色塊在行和列上均相隔排列，形成一個M×N像素的隨機陣列，所述固定色塊包括顏色固定的多種色塊。

在上述技術方案的基礎上，本發明還可以做如下改進。

進一步，所述固定色塊具體為顏色固定的白色塊或黑色塊，所述隨機色塊具體為顏色隨機的白色塊或黑色塊，且同一行或同一列中的固定色塊的顏色相同，相鄰兩行或相鄰兩列中的固定色塊的顏色不同。

進一步，所述白色塊和黑色塊的寬度均為w個像素，高度均為h個像素。

進一步，在所述隨機陣列中，奇數行由黑色塊和隨機色塊依次相隔排列組成，偶數行由隨機色塊和白色塊依次相隔排列組成。

本發明的有益效果是：本發明一種半偽隨機編碼圖案具有以下特點，

1、特定大小的窗口內特征的唯一性：在任意相鄰的N_x行內具有N_xXN_y的窗口唯一性，將之與灰度匹配相結合，可解決灰度匹配中難以確定窗口大小的難度，可以將灰度匹配的窗口大小設為半偽隨機編碼內容唯一的窗口大小，半偽隨機碼具有的窗口特性會極大的減少誤匹配的可能性；