[发明专利]一种基于二维和三维摄像机融合的三维视觉信息获取方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于二维和三维摄像机融合的三维视觉信息获取方法。 

背景技术

近年来，三维摄像机技术获得了飞速进展，出现了微软Kinect、Swiss-ranger的SR3000/4000为代表的三维摄像机，该类设备可同时获取场景目标二维图像和深度图像。但是目前三维摄像机的二维图像普遍存在分辨率低、成像质量差等局限，很难直接利用三维摄像机提供的二维图像进行后续的场景分析和目标识别处理。而目前传统二维摄像机具有成像清晰、分辨率高、畸变小优势，易于获取目标纹理、色彩特征。因此三维摄像机与传统二维摄像机信息具有良好的互补性。 

文献[1]公布了一种基于复合摄像机的高质量三维彩色图像获取方法及装置，可同步获取场景三维信息对应的二维摄像机图像信息。但是该方法存在如下问题：1)由匹配映射模型产生的误差，在插补后的深度图像进行映射投影后，会进一步放大；2)三维摄像机深度图像对应的彩色场景信息，是基于映射点周围图像信息的近似估计，从而造成场景原二维摄像机图像的部分信息缺失，限制了匹配映射二维图像的精度和质量。因此，上述方法一定程度上制约了三维视觉信息的精度和可靠性。 

如何完整保留三维摄像机与传统二维摄像机获取的原始信息，并实现两者的匹配融合，以提高场景目标三维视觉信息的质量和精度，是本领域急需解决的技术问题。 

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种基于二维摄像机和三维摄像机融合的三维视觉信息获取方法，该方法将三维摄像机与二维摄像机对同一场景同时获取的成像信息进行融合匹配，具有三维视觉测量信息精度高、场景二维图像信息无缺损等优势。 

一种基于二维和三维摄像机融合的三维视觉信息获取方法，包括以下几个步骤： 

步骤1：对三维摄像机和二维摄像机组成的立体视觉系统进行标定，获取三维摄像机内参数矩阵M_3D、二维摄像机内参数矩阵M_2D、二维摄像机坐标系和三维摄像机坐标系之间的相对三维空间旋转变换矩阵R和空间平移关系变换矩阵T； 

步骤2：建立三维摄像机获得的深度图像DI与二维摄像机获得的二维彩色图像CI的映射模型； 

步骤3：按照步骤2建立的映射模型将深度图像DI映射到二维彩色图像CI中的映射区域中确定待插补区域IR，并对待插补区域IR进行三维信息插补计算，从而实现二维摄像机获 得的图像CI与三维摄像机同步获得的空间信息的融合； 

所述步骤2中的映射模型为以下公式：