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基于近紅外激光散斑深度估計(jì)的方法及裝置制造方法

文檔序號(hào):6628050閱讀:279來源:國知局
基于近紅外激光散斑深度估計(jì)的方法及裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及計(jì)算機(jī)視覺【技術(shù)領(lǐng)域】,具體設(shè)計(jì)一種基于近紅外激光散斑深度估計(jì)的方法及裝置。本發(fā)明基于近紅外激光散斑深度估計(jì)的方法,通過引入RGB圖像,對(duì)所述近紅外圖像與所述參考圖像進(jìn)行匹配得到的視差圖進(jìn)行監(jiān)督濾波,減少近紅外激光散斑對(duì)近紅外圖像中場(chǎng)景邊界的影響,進(jìn)而提高了基于近紅外激光散斑深度估計(jì)的精度,獲得更為精確的圖像深度信息。
【專利說明】基于近紅外激光散斑深度估計(jì)的方法及裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及計(jì)算機(jī)視覺【技術(shù)領(lǐng)域】,具體設(shè)計(jì)一種基于近紅外激光散斑深度估計(jì)的 方法及裝置。

【背景技術(shù)】
[0002] 從圖像中恢復(fù)深度信息是計(jì)算機(jī)視覺領(lǐng)域的一個(gè)基礎(chǔ)問題,近些年得到了越來越 多的關(guān)注并且取得了巨大的進(jìn)展。深度傳感器在自動(dòng)駕駛、工業(yè)上的外形測(cè)量、生物醫(yī)學(xué)成 像、計(jì)算機(jī)場(chǎng)景理解和娛樂設(shè)備等方面具有非常廣泛的應(yīng)用。根據(jù)是否使用受控的照明,現(xiàn) 有系統(tǒng)可以分為被動(dòng)深度估計(jì)和主動(dòng)深度估計(jì)兩種。
[0003] 其中主動(dòng)系統(tǒng)利用投影機(jī)等設(shè)備將固定模式的光線投射到場(chǎng)景中,從而克服被動(dòng) 系統(tǒng)對(duì)場(chǎng)景和光照條件的依賴性。有些系統(tǒng)使用普通的數(shù)字投影機(jī)將固定模式的光線投 射到場(chǎng)景中,然后利用雙目立體視覺的方法計(jì)算深度。其缺點(diǎn)是投影機(jī)投射出的可見光模 式與環(huán)境光混雜在一起,不利于進(jìn)行匹配;可見光會(huì)對(duì)人的視覺感知產(chǎn)生影響,影響用戶體 驗(yàn);而且這種結(jié)構(gòu)體積龐大,不利于系統(tǒng)集成。
[0004] 近些年,利用激光散斑的主動(dòng)深度估計(jì)逐漸被人們所重視,由于激光的模式在不 同深度下基本不變,所以可以只用一個(gè)單獨(dú)的相機(jī)拍攝圖像,與預(yù)先存儲(chǔ)的參考圖進(jìn)行匹 配從而估計(jì)深度。在此基礎(chǔ)上發(fā)展出了采用近紅外激光散斑的主動(dòng)深度估計(jì)系統(tǒng),由于近 紅外激光不為人所感知,并且對(duì)眼睛無傷害,這種結(jié)構(gòu)得到了越來越多的關(guān)注。
[0005] 但是,在現(xiàn)有技術(shù)中,由于近紅外激光散斑對(duì)近紅外圖像中物體邊界的影響造成 深度圖中物體輪廓不清楚,進(jìn)而使得不能得到精確的圖像深度估計(jì)結(jié)果。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中近紅外激光散斑對(duì)近紅外圖像中物體邊界的影響造成深度圖中 物體輪廓不清楚的缺陷,本發(fā)明提供了一種基于近紅外激光散斑深度估計(jì)的方法及裝置。
[0007] 一方面,本發(fā)明提供一種基于近紅外激光散斑深度估計(jì)的方法,包括:
[0008] 獲取近紅外圖像、RGB圖像以及參考圖像,所述RGB圖像與所述近紅外圖像在視角 上是對(duì)齊的,所述參考圖像為預(yù)先拍攝并存儲(chǔ)的一個(gè)平面的近紅外散斑圖樣;
[0009] 將所述近紅外圖像與所述參考圖像進(jìn)行匹配,得到所述近紅外圖像與所述參考圖 像之間的視差圖;
[0010] 利用所述RGB圖像對(duì)所述視差圖進(jìn)行監(jiān)督濾波;
[0011] 根據(jù)設(shè)備的幾何關(guān)系,將監(jiān)督濾波后的所述視差圖變換為深度圖像,并提取深度 信息得到深度估計(jì)結(jié)果。
[0012] 進(jìn)一步地,所述將所述近紅外圖像與所述參考圖像進(jìn)行匹配的步驟,包括:
[0013] 針對(duì)每一個(gè)像素采用塊匹配的方式計(jì)算所述近紅外圖像與所述參考圖像之間的 視差值;
[0014] 將所有像素的視差值構(gòu)成視差圖。
[0015] 進(jìn)一步地,所述利用所述RGB圖像對(duì)所述視差圖進(jìn)行監(jiān)督濾波的步驟,包括: [0016] 采用監(jiān)督濾波器對(duì)所述視差圖進(jìn)行監(jiān)督濾波,所述監(jiān)督濾波器用以下公式表示:

【權(quán)利要求】
1. 一種基于近紅外激光散斑深度估計(jì)的方法,其特征在于,所述方法包括: 獲取近紅外圖像、RGB圖像以及參考圖像,所述RGB圖像與所述近紅外圖像在視角上是 對(duì)齊的,所述參考圖像為預(yù)先拍攝并存儲(chǔ)的一個(gè)平面的近紅外散斑圖樣; 將所述近紅外圖像與所述參考圖像進(jìn)行匹配,得到所述近紅外圖像與所述參考圖像之 間的視差圖; 利用所述RGB圖像對(duì)所述視差圖進(jìn)行監(jiān)督濾波; 根據(jù)設(shè)備的幾何關(guān)系,將監(jiān)督濾波后的所述視差圖變換為深度圖像,并提取深度信息 得到深度估計(jì)結(jié)果。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法,其特征在于,所述將所述近紅外圖像與所述參考圖像 進(jìn)行匹配的步驟,包括: 針對(duì)每一個(gè)像素采用塊匹配的方式計(jì)算所述近紅外圖像與所述參考圖像之間的視差 值; 將所有像素的視差值構(gòu)成視差圖。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法,其特征在于,所述利用所述RGB圖像對(duì)所述視差圖進(jìn)行 監(jiān)督濾波的步驟,包括: 采用監(jiān)督濾波器對(duì)所述視差圖進(jìn)行監(jiān)督濾波,所述監(jiān)督濾波器用以下公式表示:
其中,qi為監(jiān)督濾波后的視差圖中像素i的視差值,Pi為監(jiān)督濾波前的視差圖中像素i的視差值,Ii為RGB圖像I中像素i的顏色值,Wk為包含像素i的矩形窗口,n為包含像 素i的矩形窗口的數(shù)量,Uk為RGB圖像I在wk內(nèi)的顏色均值,〇 k為RGB圖像I在wk內(nèi) 的顏色方差,i為監(jiān)督濾波前的視差圖P在^^內(nèi)的均值,e為預(yù)設(shè)常數(shù)值平滑因子。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法,其特征在于,所述將監(jiān)督濾波后的所述視差圖變換為 深度圖像的步驟,包括: 針對(duì)每一個(gè)像素,將所述近紅外圖像與所述參考圖像之間的視差值變換為深度值,變 換公式為:
其中,Zi為像素i的深度值,qi為監(jiān)督濾波后的視差圖中像素i的視差值,s為基線參 數(shù),Ztl為拍攝參考圖像時(shí)平面與成像設(shè)備之間的距離。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4任一項(xiàng)所述的方法,其特征在于,在所述將所述近紅外圖像與所 述參考圖像進(jìn)行匹配的步驟前,還包括: 對(duì)所述近紅外圖像和所述參考圖像的近紅外散斑的頻帶進(jìn)行限制,得到限帶近紅外圖 像和限帶參考圖像。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法,其特征在于,所述對(duì)所述近紅外圖像和所述參考圖像 的近紅外散斑的頻帶進(jìn)行限制的步驟,包括: 對(duì)所述近紅外圖像和所述參考圖像進(jìn)行離散余弦變換,變換到頻域; 對(duì)變換系數(shù)進(jìn)行帶通濾波,只保留中頻帶的變換系數(shù),將低頻部分和高頻部分的變換 系數(shù)置零; 進(jìn)行反余弦變換,得到限帶近紅外圖像和限帶參考圖像。
7. -種基于近紅外激光散斑深度估計(jì)的裝置,其特征在于,所述裝置包括: 獲取模塊,用于獲取近紅外圖像、RGB圖像以及參考圖像,所述RGB圖像與所述近紅外 圖像在視角上是對(duì)齊的,所述參考圖像為預(yù)先拍攝并存儲(chǔ)的一個(gè)平面的近紅外散斑圖樣; 匹配模塊,用于將所述近紅外圖像與所述參考圖像進(jìn)行匹配,得到所述近紅外圖像與 所述參考圖像之間的視差圖; 濾波模塊,用于利用所述RGB圖像對(duì)所述視差圖進(jìn)行監(jiān)督濾波; 提取模塊,用于根據(jù)設(shè)備的幾何關(guān)系,將監(jiān)督濾波后的所述視差圖變換為深度圖像,并 提取深度信息得到深度估計(jì)結(jié)果。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的裝置,其特征在于,所述濾波模塊,具體用于: 采用監(jiān)督濾波器對(duì)所述視差圖進(jìn)行監(jiān)督濾波,所述監(jiān)督濾波器用以下公式表示:
其中,qi為監(jiān)督濾波后的視差圖中像素i的視差值,Pi為監(jiān)督濾波前的視差圖中像素i的視差值,Ii為RGB圖像I中像素i的顏色值,Wk為包含像素i的矩形窗口,n為包含像 素i的矩形窗口的數(shù)量,Uk為RGB圖像I在wk內(nèi)的顏色均值,〇 k為RGB圖像I在wk內(nèi) 的顏色方差,;^為監(jiān)督濾波前的視差圖口在^^內(nèi)的均值,e為預(yù)設(shè)常數(shù)值平滑因子。
9. 根據(jù)權(quán)利要求7或8所述的裝置,其特征在于,所述裝置還包括: 限帶模塊,用于對(duì)所述近紅外圖像和所述參考圖像的近紅外散斑的頻帶進(jìn)行限制,得 到限帶近紅外圖像和限帶參考圖像。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的裝置,其特征在于,所述限帶模塊,具體用于: 對(duì)所述近紅外圖像和所述參考圖像進(jìn)行離散余弦變換,變換到頻域; 對(duì)變換系數(shù)進(jìn)行帶通濾波,只保留中頻帶的變換系數(shù),將低頻部分和高頻部分的變換 系數(shù)置零; 進(jìn)行反余弦變換,得到限帶近紅外圖像和限帶參考圖像。
【文檔編號(hào)】G06T5/00GK104268871SQ201410492044
【公開日】2015年1月7日 申請(qǐng)日期:2014年9月23日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月23日
【發(fā)明者】王貴錦, 尹玄武 申請(qǐng)人:清華大學(xué)
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