[發明專利]圖像匹配方法及深度數據測量方法和系統

在審

• 申請號: 201810163967.X
• 申請日: 2018-02-27
• 公開（公告）號: CN108428244A
• 公開（公告）日: 2018-08-21
• 發明（設計）人: 王敏捷;梁雨時
• 申請（專利權）人: 上海圖漾信息科技有限公司
• 主分類號: G06T7/30
• 分類號: G06T7/30
• 代理公司: 北京展翼知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 11452
• 代理人: 張陽

本發明公開了一種圖像匹配方法及深度數據測量方法和系統。圖像匹配方法包括：獲取第一成像設備和第二成像設備對投射在相同拍攝空間內的至少兩種編碼結構光進行拍攝分別得到的至少兩組圖像，第一成像設備和第二成像設備之間具有預定的相對位置關系，各組圖像中由第一成像設備拍攝的圖像為第一圖像，由第二成像設備拍攝的圖像為第二圖像；對于各組圖像，分別以相同的匹配窗口大小求取同組的第一圖像和第二圖像間各窗口匹配的置信度；基于每組圖像中第一圖像和第二圖像間各窗口匹配的置信度，確定每組圖像中第一圖像和第二圖像間彼此匹配的窗口。由此，通過引入多組圖像來提升小窗口的置信度，從而實現更為精確且清晰的深度信息求取。

技術領域

本發明涉及雙目成像，尤其涉及一種圖像匹配方法、及其相應的深度數據測量方法和系統。

背景技術

圖像匹配是在雙目立體視覺的景深(在下文中也稱為“深度數據”)提取中非常重要的一個步驟。此步驟的目標是找出圖像的每個像素點在另一個視角的圖像上的對應的像素點，算出視差圖像，估算出景深圖像，即在其每個像素點處標明了對應的深度數據。

局部立體匹配算法可用于進行圖像匹配，其基本原理是給定在一幅圖像上的某一點，選取該像素點鄰域內的一個子窗口，在另一幅圖像中的一個區域內的所有可能位置，根據某種相似性判斷依據，尋找與子窗口圖像最為相似的子圖，其匹配的子圖中對應的像素點即為該像素的匹配點。該算法計算量小，適于實時運行。

在實際的窗口選擇中，如果窗口較大，其所包含的信息也較多，因此容易進行匹配，但顆粒度較大；如果窗口較小，雖然顆粒度較小，但容易造成誤匹配。

因此，希望一種能夠以較小的顆粒度實現高精度匹配的方法。

發明內容

有鑒于此，本發明提供了一種圖像匹配及深度數據測量方法和系統，其通過針對相同拍攝對象投射不同的編碼結構光并分別進行雙目成像，針對每種編碼結構光以相同的窗口大小來進行窗口匹配的置信度計算，通過綜合考慮相同位置的窗口在每種編碼結構光下的置信度，來確定最終匹配的窗口。由此，通過引入多組圖像來提升小窗口的置信度，從而實現更為精確且清晰的深度信息求取。

根據本發明的一個方面，提供了一種深度數據測量系統，包括：激光投射裝置，用于向相同的拍攝空間投射至少兩種編碼結構光；第一成像設備和第二成像設備，用于對投射在相同拍攝空間內的至少兩種編碼結構光進行拍攝，分別得到各自包括第一圖像和第二圖像的至少兩組圖像，所述第一成像設備和所述第二成像設備之間具有預定的相對位置關系；存儲器，存儲各自包括所述第一圖像和所述第二圖像的每組圖像；處理器，獲取每組圖像中的所述第一圖像和所述第二圖像，對于各組圖像，分別以相同的匹配窗口大小求取同組的所述第一圖像和所述第二圖像間各窗口匹配的置信度，基于每組圖像中所述第一圖像和所述第二圖像間各窗口匹配的置信度，確定每組圖像中所述第一圖像和所述第二圖像間彼此匹配的窗口，并且根據彼此匹配的窗口中第一圖像像素和第二圖像像素之間的位置差異，以及所述預定的相對位置關系，確定所述第一圖像像素的深度數據。

通過多次投射不同的結構光并拍攝多組圖像，引入相同位置處匹配窗口的多次置信度求取來提升小窗口的匹配準確率，從而減小顆粒度，提升深度圖像的精細程度。另外，由于會對拍攝空間內同一待測對象投射多次不同的結構光，因此相同對象上會有更多的位置上照射到編碼結構光。換句話說，能夠得到待測對象上較多位置的深度信息，因此可以更加準確地反映待檢測物體的深度信息，尤其是能夠提升邊緣的清晰度。

優選地，所述深度數據測量系統可以以預定的工作周期重復持續確定第一圖像像素的深度數據。由此，使得本發明的深度數據測量系統可以針對動態目標進行實時測量。

優選地，所述編碼結構光可以為紅外光。所述第一成像設備和第二成像設備可以為紅外成像設備。