[發明專利]一種基于對偶結構光RGB-D相機的深度信息采集系統

有效

• 申請號: 201910054459.2
• 申請日: 2019-01-21
• 公開（公告）號: CN109741405B
• 公開（公告）日: 2021-02-02
• 發明（設計）人: 陳啟軍;王德明;周光亮;顏熠;李勇奇;劉成菊
• 申請（專利權）人: 同濟大學
• 主分類號: G06T7/80
• 分類號: G06T7/80
• 代理公司: 上海科盛知識產權代理有限公司 31225
• 代理人: 楊宏泰

本發明涉及一種基于對偶結構光RGB?D相機的深度信息采集系統，包括：對偶結構光RGB?D相機結構：包括呈180度對稱設置的兩個結構光RGB?D子相機；RGB?D相機標定模塊：用以根據非對稱標定板實現結構光RGB?D相機內參和畸變參數以及彩色相機與深度相機之間的外參標定；多源深度信息獲取模塊：通過異步方式獲得兩個子相機的兩張原始深度圖像，同時利用兩個相機獲取的彩色圖像構成雙目生成第三張深度圖；多源深度信息處理模塊：用以實現三張深度圖與彩色圖像的對齊，將三張深度圖進行融合，并將對齊的彩色圖像和融合后的深度圖像作為最終系統的輸出。與現有技術相比，本發明具有參數標定、解決深度信息缺失空洞、提升深度數據的質量、實時性高等優點。

技術領域

本發明涉及3D視覺領域，尤其是涉及一種基于對偶結構光RGB-D相機的深度信息采集系統。

背景技術

近年來國內對于3D視覺的研究越來越火熱，3D相機能夠獲取相機到物體表面每一點的距離，感知物體的形狀和輪廓，獲得更加豐富的信息。RGB-D信息中的深度信息質量的好壞對于整個3D視覺系統具有重要的影響。

目前主流的3D相機可以分為兩種：一種是以激光傳感器為代表的價格高深度數據質量好的3D視覺傳感器，比如SICK-約30萬，Enshape-約30萬，Ensenso-約10萬，其共同特點是精度高，但是速度慢，并且價格昂貴，并不適合于工業領域中的大規模推廣；另一種是一系列消費級的RGB-D相機，其原理主要有結構光、ToF和雙目立體視覺等，代表產品有微軟的Kinect和Intel的Realsense，其共同特點是精度相對較低，但是速度快，價格也相對低廉，消費級的RGB-D相機因其效率和價格上的優勢更適合于工業上和實際生活中的應用和推廣。目前市面上出售的消費級RGB-D相機，在深度精度上大致可達到毫米級，能滿足大部分的生產和生活的需要，但深度數據的質量往往差強人意，其經過內置算法形成的深度圖依然會存在空洞、信息缺失的情況，對后續的應用有很大的影響，在面對復雜的生產生活場景和目標對象，比如工廠中散亂堆疊的工件、物品擺放雜亂無序的房間等，都有很大制約。

近年來隨著3D視覺應用越來越廣泛，在科研實驗和工業商業應用等方面，高精度的深度圖像感知往往是項目發展的基礎。通常在成本的限制下，一般使用消費級深度攝像頭進行數據的采集，消費級相機往往針對不同的應用都有不同的功能性質，但是單個深度相機在實踐中往往會由于視場角度、環境光線、物體表面反射度等因素，并不能得到十分稠密以及平整的點云數據；由于反射不足或者環境干擾，得到的點云數據往往會產生孔洞或者稠密度不一的情況。

原始的點云數據的質量對于整個研究的測試以及項目的成功率都有很大的影響，針對這個情況我們需要提升采集到的點云數據質量，使其滿足一定的要求。由于高精度的深度傳感器往往需要高額的成本，并且體積較大，在安裝和測試方面具有一定的劣勢。

綜上所述，現有的獲取深度圖像的方式或價格昂貴，沒有普遍應用的潛力；或得到的深度圖像質量較差，不足以滿足某些工業應用的需求，這兩種情況都限制了3D視覺的廣泛應用，不利于3D視覺系統的搭建。

發明內容

本發明的目的就是為了克服上述現有技術存在的缺陷而提供一種基于對偶結構光RGB-D相機的深度信息采集系統。

本發明的目的可以通過以下技術方案來實現：

一種基于對偶結構光RGB-D相機的深度信息采集系統，包括：

對偶結構光RGB-D相機結構：包括呈180度對稱設置的兩個結構光RGB-D子相機；

RGB-D相機標定模塊：用以根據非對稱標定板實現結構光RGB-D相機內參和畸變參數以及彩色相機與深度相機之間的外參標定；

多源深度信息獲取模塊：通過異步方式獲得兩個子相機的兩張原始深度圖像，同時利用兩個相機獲取的彩色圖像構成雙目生成第三張深度圖；