[發明專利]基于軸向采集方式的集成成像深度圖獲取方法

在審

• 申請號: 202010000443.6
• 申請日: 2020-01-06
• 公開（公告）號: CN111127572A
• 公開（公告）日: 2020-05-08
• 發明（設計）人: 楊絮;楊金曉;王宇
• 申請（專利權）人: 長春理工大學
• 主分類號: G06T7/90
• 分類號: G06T7/90;G06T7/50;G06K9/62
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種基于軸向采集方式的集成成像深度圖獲取方法，其特征在于包括下列步驟：

(一)、相機在距離三維物體一定距離處，沿著光軸方向以步距Δz的距離逐漸靠近物體采集元素圖像，設相機的焦距為g,軸向移動N-1次，采集到N幅元素圖像記為E_n(n＝1,2,…N)。若三維物體點位于相機光軸上，N幅元素圖像不能提供該點深度信息，所以物體應該與相機光軸具有一定的垂直距離；

(二)、計算三維物體點在E_n中的同名像點坐標；

根據透鏡成像原理可知，在軸向分布采集系統中，三維物體的任意一個物點經透鏡成像，都可以在軸向分布的元素圖像上得到該物點所成的一系列像點，即同名像點。由軸向分布相機采集的元素圖像間同名像點距離的比例關系，可以得到任一物體點在采集的一系列元素圖像中的同名像點坐標，詳細步驟如下：

(1)設三維物體某一點到相機光軸的垂直距離為H,與相機的初始位置距離為L。沿光軸方向采集的元素圖像E_n中，該物體點的同名像點與圖像中心的垂直距離分別為h_n。可推出h₁與h_n(n＝1,2…N)的關系式：

(2)設第一幅元素圖像E₁某像素點行坐標為列坐標為采集的元素圖像大小為p(行)×q(列)，則可以計算在其余N-1幅元素圖像E_n(n＝2,3…N)中對應的同名像點坐標

(三)、針對元素圖像E₁中某像素點，根據同名像點顏色值的SAD最小值，計算該點深度；

利用式(2)～(3)，計算得到E₁中任一像素點在其他元素圖像中的一系列同名像點。因為只有在物體點的正確深度位置時，所計算的各個元素圖像中的同名像點顏色值高度相似，即同名像點顏色值的統計誤差最小，所以本發明采用絕對值差之和(SAD)方法統計同名像點間的顏色值誤差，SAD是一種局部圖像匹配算法，常用于圖像塊匹配，評估圖像塊的相似度。設某物體點與相機初始位置(相機第一次拍攝位置)的距離為L，該物體點在E₁中的投影點與其在E_n(n＝2,3…N)中同名像點顏色值的絕對值差之和表示為SAD_L，根據式(4)計算：

其中b×b代表匹配的窗口大小，N為軸向采集的元素圖像個數，E_n(x',y')是E₁(x,y)對應的同名像點的顏色值。

對于三維物體深度范圍內的不同L取值，分別計算SAD_L，當SAD取值最小的L值即為該物體點的深度

(四)、對元素圖像E₁中每一個像素點重復上述(二)～(三)操作即可得到E₁對應的深度圖。