[发明专利]一种实时生成目标深度信息的方法及其装置

权利要求书

1.一种实时生成目标深度信息的方法，其特征在于：具体步骤为： 

S1：获取视野内目标的目标衍射离散光斑图序列；该目标衍射离散光斑图序列包括第一帧目标衍射离散光斑图和第二帧目标衍射离散光斑图； 

S2：调用预存储的深度信息已知的多个参考衍射离散光斑图，分别与第一帧目标衍射离散光斑图进行衍射离散光斑互相关匹配处理，得到对应的多个原始的第一帧目标深度图；比较每一个原始的第一帧目标深度图与其对应的参考衍射离散光斑图已知深度的偏离值，选取偏离值最小时对应区域的深度信息，以此获得优化的第一帧目标深度图； 

S3：调用优化的第一帧目标深度图，比较其与每一个参考衍射离散光斑图已知深度的偏离值，对偏离值进行自适应阈值设定，划分偏离值小于阈值时对应的第一帧目标深度图区块，以及对应的参考衍射离散光斑图区块；使用该参考衍射离散光斑图区块，与第二帧目标衍射离散光斑图进行衍射离散光斑互相关匹配处理，得到第二帧目标深度图； 

S4：对于目标衍射离散光斑图序列的后续帧目标衍射离散光斑图，调用前一帧目标深度图，比较其与每一个参考衍射离散光斑图已知深度的偏离值，对偏离值进行自适应阈值设定，划分偏离值小于阈值时对应的前一帧目标深度图区块，以及对应的参考衍射离散光斑图区块；使用该参考衍射离散光斑图区块，与后一帧目标衍射离散光斑图进行衍射离散光斑互相关匹配处理，得到后一帧目标深度图。 

2.根据权利要求1所述的实时生成目标深度信息的方法，其特征在于： 包括采集深度信息已知的参考衍射离散光斑图；一光屏垂直于摄像机的光轴设置，摄像机获取已知深度信息的光屏上的衍射离散光斑图，作为一参考衍射离散光斑图。 

3.根据权利要求2所述的实时生成目标深度信息的方法，其特征在于：沿着光轴方向，设置多个采集位置，获得深度信息已知的多个参考衍射离散光斑图。 

4.根据权利要求1所述的实时生成目标深度信息的方法，其特征在于：衍射离散光斑互相关处理使用的位移形函数、搜索函数、互相关函数分别为 

其中（x，y）表示参考衍射离散光斑图子区的任一点； 

（xˊ，yˊ）表示目标衍射离散光斑图子区的任一点； 

u、v、   和   表示参考衍射离散光斑图子区中心点的位移量和导数； 

其中，f为参考图像子区的灰度函数；g为目标图像子区的灰度函数；x，y表示参考图像子区的像素在参考图像中的坐标；x+u，y+v表示目标图像子区的像素在目标图像中的坐标；S为最终的相关系数； 

其中，S为最终的互相关系数，S=0相关，S=1不相关； 

f为参考衍射离散光斑图像子区内的图像灰度函数，g为目标衍射离散光斑图像子区内的图像灰度函数，<f>和<g>表示f和g在匹配区域内的系统平均值。 

5.根据权利要求1所述的实时生成目标深度信息的方法，其特征在于：在步骤S1中，获取视野内目标的目标衍射离散光斑图序列之后，对该目标衍射离散光斑图进行预处理。 

6.根据权利要求5所述的实时生成目标深度信息的方法，其特征在于：所述预处理为使用降噪、插值法、中值滤波法或区块划分法进行处理。 

7.一种使用权利要求1至6任意一项所述实时生成目标深度信息的方法的装置，包括主体，其特征在于：还包括激光器、衍射光学元件、摄像机、图像处理模块和存储器；所述摄像机与所述图像处理模块连接，所述图像处理模块与所述存储器连接； 

所述激光器发出的激光穿透所述衍射光学元件后照明视野中的目标； 

所述摄像机获取视野中的目标衍射离散光斑图，并发送至所述图像处理模块； 

所述图像处理模块对所述目标衍射离散光斑图和所述存储器内预存储的参考衍射离散光斑图进行衍射离散光斑互相关匹配处理，以生成目标的深度信息。 

8.根据权利要求7所述的使用实时生成目标深度信息的方法的装置，其特征在于：还包括窄带通滤波片，所述窄带通滤波片置于所述摄像机的镜头前。 

9.根据权利要求7所述的使用实时生成目标深度信息的方法的装置，其特征在于：所述激光器与所述衍射光学元件构成衍射离散光斑发生器。 

10.根据权利要求7所述的使用实时生成目标深度信息的方法的装置，其特征在于：所述激光器为单模激光器或多模激光器。