[發明專利]一種基于單目相機的稠密深度圖計算方法

有效

• 申請號: 202010089935.7
• 申請日: 2020-02-13
• 公開（公告）號: CN111260706B
• 公開（公告）日: 2023-04-25
• 發明（設計）人: 紀剛;楊豐拓;朱慧;蔣云飛;柴琦;安帥
• 申請（專利權）人: 青島聯合創智科技有限公司
• 主分類號: G06T7/50
• 分類號: G06T7/50
• 代理公司: 青島華慧澤專利代理事務所(普通合伙) 37247
• 代理人: 劉娜

本發明公開了一種基于單目相機的稠密深度圖計算方法，包括如下步驟：提取圖像上的特征點進行特征匹配，計算圖像位姿，以及圖像的最大深度和最小深度；利用圖像的最大深度和最小深度計算離散深度值集合；對每個像素測試一定數量的從離散深度值集合內隨機獲取的深度值，得到初始深度值；四通路傳播像素的深度；時序融合優化深度圖的深度。本發明所公開的方法可以降低存儲空間的使用、提高深度傳播的并行性、并且有效去除異常點。

技術領域

本發明涉及一種深度圖計算方法，特別涉及一種基于單目相機的稠密深度圖計算方法。

背景技術

深度圖計算是基于單目相機的三維重建，SLAM等領域的一項關鍵技術，深度圖計算的精度，速度和稠密度對重建的結果具有重要影響。當前能較為完善的在線深度計算方法有REMODE,VI-MEAN,Quadtree-mapping，monofusion等。這些算法要么需要較多的圖片-位姿對參與濾波器過濾，要么需要采樣一系列離散深度值(一般為64個)估計深度圖，使用了較大的存儲空間，或者串行處理整幅圖像，耗時較多。

發明內容

為解決上述技術問題，本發明提供了一種基于單目相機的稠密深度圖計算方法，以達到降低存儲空間的使用、提高深度傳播的并行性、并且有效去除異常點的目的。

為達到上述目的，本發明的技術方案如下：

一種基于單目相機的稠密深度圖計算方法，包括如下步驟：

步驟一，提取圖像上的特征點進行特征匹配，計算圖像位姿，以及圖像的最大深度和最小深度；

步驟二，利用圖像的最大深度和最小深度計算離散深度值集合；

步驟三，對每個像素測試一定數量的從離散深度值集合內隨機獲取的深度值，得到初始深度值；

步驟四，四通路傳播像素的深度；

步驟五，時序融合優化深度圖的深度。

上述方案中，所述步驟一的具體方法如下：

(1)單目相機拍攝的圖像在時間上連續，選取時間上相近且具有一定基線長度的兩幀圖像提取SURF特征點，計算兩幀圖像上的匹配關系，獲得一系列匹配點對；

(2)使用RANSAC算法通過二維點到二維點的匹配關系計算單應矩陣和基礎矩陣，選擇重投影誤差較小的矩陣分解出兩幀之間的相對位姿；

(3)對相對位姿轉化為相對于世界坐標系的位姿，然后使用集束調整方法進行優化，獲得圖像位姿和稀疏點云，反投影稀疏點云到圖像上計算該圖像的最大深度和最小深度。

上述方案中，所述步驟二的具體方法如下：

離散深度值集合D計算方法如下：

D＝{d₀?d₁…d_l…d_L}，l＝{0，1，2，…，L}

d_l＝d_min+l×ε₁

L為所有可能的深度總數，是一個整數；l為深度索引，d_l為第l個深度值，精度閾值ε₁為自定義值，d_max為最大深度，d_min為最小深度。

上述方案中，所述步驟三的具體方法如下：

使用并行計算平臺CUDA并行處理每一個像素，對每個像素測試J個從離散深度值集合內隨機獲取的深度值，具體方法如下：

選取當前幀之前計算過的一幀為參考幀，將當前幀上的像素i依據測試深度投影到參考幀上，計算匹配損失；