[發(fā)明專利]單目空間結(jié)構(gòu)光系統(tǒng)結(jié)構(gòu)校準(zhǔn)方法及裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011005437.6
• 申請(qǐng)日: 2020-09-22
• 公開（公告）號(hào): CN112184811B
• 公開（公告）日: 2022-11-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 戶磊;李東洋;化雪誠(chéng);王海彬;劉祺昌
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 合肥的盧深視科技有限公司
• 主分類號(hào): G06T7/73
• 分類號(hào): G06T7/73;G06T7/80
• 代理公司: 北京路浩知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11002
• 代理人: 李文清

本發(fā)明實(shí)施例提供一種單目空間結(jié)構(gòu)光系統(tǒng)結(jié)構(gòu)校準(zhǔn)方法及裝置，首先獲取包含有平面區(qū)域的場(chǎng)景圖對(duì)應(yīng)的第一散斑圖以及包含有參考面的第二散斑圖；然后基于結(jié)構(gòu)變動(dòng)后散斑點(diǎn)的位置變化信息以及小孔成像模型，確定第一散斑圖與第二散斑圖中匹配的同名點(diǎn)對(duì)之間的位置關(guān)系；最后基于位置關(guān)系，生成與場(chǎng)景圖行對(duì)齊的參考圖，完成所述單目空間結(jié)構(gòu)光系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)校準(zhǔn)，以根據(jù)生成的參考圖進(jìn)行三維深度信息恢復(fù)。使用采集得到的任意姿態(tài)的平面區(qū)域的第一散斑圖以及深度信息，從原參考圖生成現(xiàn)結(jié)構(gòu)下的參考圖，使得單目空間結(jié)構(gòu)光系統(tǒng)在結(jié)構(gòu)變動(dòng)的情況下仍能正常使用，延長(zhǎng)了單目空間結(jié)構(gòu)光系統(tǒng)的使用壽命，增強(qiáng)了單目空間結(jié)構(gòu)光系統(tǒng)的耐用性和穩(wěn)定性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及機(jī)器視覺技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種單目空間結(jié)構(gòu)光系統(tǒng)結(jié)構(gòu)校準(zhǔn)方法及裝置。

背景技術(shù)

三維深度信息恢復(fù)技術(shù)是機(jī)器視覺領(lǐng)域的重要部分，而單目空間結(jié)構(gòu)光的三維深度信息恢復(fù)技術(shù)則是其中較為流行的方向之一。單目空間結(jié)構(gòu)光系統(tǒng)主要由光學(xué)傳感器以及散斑投射器組成。其主要原理是通過將偽隨機(jī)圖案投射至場(chǎng)景，用以增強(qiáng)場(chǎng)景特征，再通過光學(xué)傳感器采集，而后通過場(chǎng)景圖與事先存儲(chǔ)的參考圖匹配，根據(jù)三角測(cè)量原理，最終得到場(chǎng)景的三維深度信息。

雖然單目空間結(jié)構(gòu)光的三維深度信息恢復(fù)技術(shù)已經(jīng)相當(dāng)成熟，但該技術(shù)對(duì)光學(xué)傳感器的組裝要求很高，一旦光學(xué)傳感器經(jīng)過因碰撞、敲打等原因發(fā)生結(jié)構(gòu)上的變動(dòng)，將無法再通過該技術(shù)進(jìn)行三維深度信息恢復(fù)。原因是：在單目空間結(jié)構(gòu)光系統(tǒng)的三維深度信息恢復(fù)技術(shù)中，需要事先存儲(chǔ)一張或多張距離下的平面圖作為參考圖，用以與場(chǎng)景圖作匹配進(jìn)行深度恢復(fù)。匹配指的是尋找兩幅圖像中的同名點(diǎn)。如果光學(xué)傳感器理想狀態(tài)下完好組裝，那么此時(shí)匹配搜索范圍只需要在同一掃描線中進(jìn)行，而一旦光學(xué)傳感器的光軸并未對(duì)齊，同名點(diǎn)則有可能不在同一行中。這樣一來，同名點(diǎn)需要跨行搜索，計(jì)算量猛增，如參考圖與場(chǎng)景圖差別1行，匹配計(jì)算量就變成了3倍。因此保證單目空間結(jié)構(gòu)光系統(tǒng)中光學(xué)傳感器與散斑投射器的光軸對(duì)齊至關(guān)重要，現(xiàn)有技術(shù)通常通過標(biāo)定來記錄組裝時(shí)散斑投射器與光學(xué)傳感器的相對(duì)位置，再通過校正來保證同名點(diǎn)在同一行。但是光學(xué)傳感器出廠后，會(huì)因敲打、掰動(dòng)、碰撞等原因?qū)е陆M裝的單目空間結(jié)構(gòu)光系統(tǒng)發(fā)生結(jié)構(gòu)變動(dòng)，導(dǎo)致光軸不對(duì)齊，這種情況下則需要返廠重標(biāo)，大大提高了生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)成本以及時(shí)間成本。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明實(shí)施例提供一種單目空間結(jié)構(gòu)光系統(tǒng)結(jié)構(gòu)校準(zhǔn)方法及裝置，用以解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺陷。

本發(fā)明實(shí)施例提供一種單目空間結(jié)構(gòu)光系統(tǒng)結(jié)構(gòu)校準(zhǔn)方法，包括：

獲取包含有平面區(qū)域的場(chǎng)景圖對(duì)應(yīng)的第一散斑圖以及包含有參考面的第二散斑圖；

基于單目空間結(jié)構(gòu)光系統(tǒng)結(jié)構(gòu)變動(dòng)后散斑點(diǎn)的位置變化信息以及小孔成像模型，確定所述第一散斑圖與所述第二散斑圖中匹配的同名點(diǎn)對(duì)之間的位置關(guān)系；

基于所述位置關(guān)系，生成與所述場(chǎng)景圖行對(duì)齊的參考圖，完成所述單目空間結(jié)構(gòu)光系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)校準(zhǔn)。

根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的單目空間結(jié)構(gòu)光系統(tǒng)結(jié)構(gòu)校準(zhǔn)方法，所述單目空間結(jié)構(gòu)光系統(tǒng)結(jié)構(gòu)變動(dòng)后散斑點(diǎn)的位置變化信息，具體通過如下方式確定：

確定所述散斑點(diǎn)相對(duì)于所述單目空間結(jié)構(gòu)光系統(tǒng)中散斑投射器的位置信息；

基于所述位置信息以及光束直線傳播原理，確定所述位置變化關(guān)系。

根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的單目空間結(jié)構(gòu)光系統(tǒng)結(jié)構(gòu)校準(zhǔn)方法，所述基于單目空間結(jié)構(gòu)光系統(tǒng)結(jié)構(gòu)變動(dòng)后散斑點(diǎn)的位置變化信息以及小孔成像模型，確定所述第一散斑圖與所述第二散斑圖中匹配的同名點(diǎn)對(duì)之間的位置關(guān)系，具體包括：

基于所述單目空間結(jié)構(gòu)光系統(tǒng)結(jié)構(gòu)變動(dòng)后散斑點(diǎn)的位置變化信息以及小孔成像模型，確定用于表征所述單目空間結(jié)構(gòu)光系統(tǒng)結(jié)構(gòu)變動(dòng)的轉(zhuǎn)換矩陣；

基于所述轉(zhuǎn)換矩陣，確定所述第一散斑圖與所述第二散斑圖中匹配的同名點(diǎn)對(duì)之間的位置關(guān)系。