[發(fā)明專利]一種單目結(jié)構(gòu)光的深度計(jì)算方法及系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110321751.3
• 申請(qǐng)日: 2021-03-25
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN113034565B
• 公開(kāi)（公告）日: 2023-07-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 蘭富洋;楊鵬;王兆民;黃源浩;肖振中
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 奧比中光科技集團(tuán)股份有限公司
• 主分類號(hào): G06T7/521
• 分類號(hào): G06T7/521;G06T7/55;G06T7/80
• 代理公司: 深圳中一聯(lián)合知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 44414
• 代理人: 夏智海

本申請(qǐng)適用于圖像處理領(lǐng)域，提供了一種單目結(jié)構(gòu)光的深度計(jì)算方法，包括：對(duì)第一結(jié)構(gòu)光相機(jī)進(jìn)行極線校正，獲取轉(zhuǎn)換矩陣并構(gòu)建第二結(jié)構(gòu)光相機(jī)；利用第一結(jié)構(gòu)光相機(jī)獲取第一參考圖像，并根據(jù)轉(zhuǎn)換矩陣將第一參考圖像映射至第二結(jié)構(gòu)光相機(jī)對(duì)應(yīng)的第一坐標(biāo)系中，得到第二參考圖像；將第二參考圖像變換為第二坐標(biāo)系中的歸一化投影圖像；通過(guò)第二結(jié)構(gòu)光相機(jī)獲取歸一化投影圖像對(duì)應(yīng)的第三參考圖像；利用第二結(jié)構(gòu)光相機(jī)獲取目標(biāo)區(qū)域的目標(biāo)圖像，并與第三參考圖像進(jìn)行視差計(jì)算以獲取深度信息。上述方案，將原本系統(tǒng)外參為非理想狀態(tài)的結(jié)構(gòu)光系統(tǒng)變換成一個(gè)系統(tǒng)外參為理想狀態(tài)的結(jié)構(gòu)光系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了高精度的深度測(cè)量。

技術(shù)領(lǐng)域

本申請(qǐng)屬于圖像處理領(lǐng)域，尤其涉及一種單目結(jié)構(gòu)光的深度計(jì)算方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)

單目結(jié)構(gòu)光由一個(gè)投影模塊和一個(gè)相機(jī)構(gòu)成，為了實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確的深度測(cè)量，通常需要嚴(yán)格約束投影模塊和相機(jī)的相對(duì)姿態(tài)，使相機(jī)光軸與二者構(gòu)成的基線相互垂直。但是，實(shí)際裝配中不可避免地會(huì)存在誤差，若直接按照理想姿態(tài)下的深度計(jì)算方法計(jì)算深度，無(wú)法得到高精度的深度信息，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)光系統(tǒng)測(cè)量精度的降低。

發(fā)明內(nèi)容

本申請(qǐng)實(shí)施例提供了一種單目結(jié)構(gòu)光的深度計(jì)算方法及系統(tǒng)，可以解決現(xiàn)有的深度計(jì)算方法無(wú)法得到高精度的深度信息，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)光系統(tǒng)測(cè)量精度的降低的問(wèn)題。

第一方面，本申請(qǐng)實(shí)施例提供了一種單目結(jié)構(gòu)光的深度計(jì)算方法，包括：

對(duì)第一結(jié)構(gòu)光相機(jī)進(jìn)行極線校正，獲取轉(zhuǎn)換矩陣并構(gòu)建第二結(jié)構(gòu)光相機(jī)；

利用第一結(jié)構(gòu)光相機(jī)獲取第一參考圖像，并根據(jù)轉(zhuǎn)換矩陣將第一參考圖像映射至第二結(jié)構(gòu)光相機(jī)對(duì)應(yīng)的第一坐標(biāo)系中，得到第二參考圖像；

將第二參考圖像變換為第二坐標(biāo)系中的歸一化投影圖像；其中，第二坐標(biāo)系為投影模塊對(duì)應(yīng)的坐標(biāo)系；

通過(guò)第二結(jié)構(gòu)光相機(jī)獲取歸一化投影圖像對(duì)應(yīng)的第三參考圖像；

利用第二結(jié)構(gòu)光相機(jī)獲取目標(biāo)區(qū)域的目標(biāo)圖像，并與第三參考圖像進(jìn)行視差計(jì)算以獲取深度信息。

進(jìn)一步地，對(duì)第一結(jié)構(gòu)光相機(jī)進(jìn)行極線校正，獲取轉(zhuǎn)換矩陣并構(gòu)建第二結(jié)構(gòu)光相機(jī)，包括：

根據(jù)第一結(jié)構(gòu)光相機(jī)的相機(jī)參數(shù)對(duì)第一結(jié)構(gòu)光相機(jī)進(jìn)行極線校正，得到第二結(jié)構(gòu)光相機(jī)，并獲取第一結(jié)構(gòu)光相機(jī)和所述第二結(jié)構(gòu)光相機(jī)之間的轉(zhuǎn)換矩陣。

進(jìn)一步地，根據(jù)所述轉(zhuǎn)換矩陣將第一參考圖像映射至第二結(jié)構(gòu)光相機(jī)對(duì)應(yīng)的第一坐標(biāo)系中，得到第二參考圖像，包括：

獲取第一參考圖像在第一參考平面上的目標(biāo)投影圖像；

獲取目標(biāo)投影圖像在所述第一結(jié)構(gòu)光相機(jī)對(duì)應(yīng)的第三坐標(biāo)系中的坐標(biāo)信息；

根據(jù)坐標(biāo)信息和轉(zhuǎn)換矩陣，將目標(biāo)投影圖像映射至第二結(jié)構(gòu)光相機(jī)對(duì)應(yīng)的第一坐標(biāo)系中，得到第二參考圖像。

進(jìn)一步地，將第二參考圖像變換為第二坐標(biāo)系中的歸一化投影圖像，包括：

利用第二結(jié)構(gòu)光相機(jī)的基線向量，將第二參考圖像變換至第一投影模塊的坐標(biāo)系下，并獲取第二參考圖像在第一投影模塊對(duì)應(yīng)的第二坐標(biāo)系下的坐標(biāo)；

將第二參考圖像在第一投影模塊的坐標(biāo)系下的坐標(biāo)沿坐標(biāo)軸進(jìn)行歸一化，獲取歸一化后的投影圖像。

進(jìn)一步地，通過(guò)第二結(jié)構(gòu)光相機(jī)獲取歸一化投影圖像對(duì)應(yīng)的第三參考圖像，包括：

通過(guò)坐標(biāo)縮放將歸一化投影圖像投影至第二參考平面，得到縮放投影圖像；

獲取第二結(jié)構(gòu)光相機(jī)的內(nèi)參，并且根據(jù)內(nèi)參將所述縮放投影圖像映射至第二結(jié)構(gòu)光相機(jī)的成像平面上，得到第三參考圖像。

進(jìn)一步地，利用第二結(jié)構(gòu)光相機(jī)獲取目標(biāo)區(qū)域的目標(biāo)圖像，并與第三參考圖像進(jìn)行視差計(jì)算以獲取深度信息，包括：