[发明专利]产生场景的深度图的方法和装置

说明书

描述了产生场景的深度图的方法和装置。该方法包括以下步骤：将密度均匀的结构光图案投射到场景上，以获得第一深度图；基于第一深度图中的深度信息，将场景分割为至少一个区域；以及通过使光图案的密度适配于场景的至少一个区域，将密度不均匀的结构光图案投射到场景上，以获得场景的第二深度图。

技术领域

本发明一般涉及3D计算机图形。具体地，本发明涉及产生场景的深度图的方法和装置。

背景技术

在3D计算机图形中，深度图是包含深度信息的图像，深度信息与场景中的对象的表面离开视点的距离有关。深度图通常是2D图像，其具有对应于距离的像素值，例如更明亮的值意味着更短的距离，或者反过来。

深度图中包含的深度信息可以具有若干用途。例如，能够用于模拟诸如雾或烟这样的场景内的均匀致密的半透明介质的效果。

微软(Microsoft)的Kinect系统提出使用结构光(structured light)来建立场景的深度图。结构光方法表示把已知的像素图案(往往是网格或水平条)投射到场景上的过程。光图案在撞击到场景的若干表面时变形的方式允许视觉系统计算场景中的点/对象的深度信息。

具体地，在Kinect系统的结构光方法中，存在将特别设计的2D图案投射在场景上的光源。通常，IR(Infrared Ray，红外线)点投影用于Kinect系统。该投影可以仅仅为点的伪随机布局，使场景的每个区域都被唯一点的布局图案照亮。图1是示出照射到场景上的IR点投影的图案的示例图。被照射的场景将被图像传感器捕获。在将上述IR点投影用作光源的情况下，图像传感器可以是IR捕获传感器(例如IR摄像机)。即使在变化来自于场景区域中的深度改变的情况下，每个唯一图案也都将通过IR捕获传感器的图像被唯一地识别。然后，通过三角测量原理根据被投射且捕获的图案之间的移位测量出深度信息。在Kinect系统的IR点投影的示例中，带有参与者的场景被不可见的IR光轰击。该辐射的一部分将被所有受影响的表面反射。(涉及IR摄像机的)被反射的IR辐射的量取决于对象的距离。对于更远的对象，被反射的红外辐射的量将更小。相反，对于近处的对象，被反射的红外辐射的量将很重要。因此，IR摄像机将基于强度测量到对象的距离。

结构光方法现在被广泛地使用，特别在电影领域中。

在产生场景的深度图的常规的结构光方法中，场景被密度均匀的结构光照射。例如，场景的背景和前景中的对象以具有相同密度的图案投射。然后测量出的变形允许如上所述的深度图的计算。

然而，在常规的结构光方法中，密度均匀的结构光图案被投射到场景上。这意味着其密度可能与给定场景的点/对象的数量相关联的光的同一图案将用于该场景的全部的点/对象，而与对象到视点的距离无关。这样的结构光方法的问题之一是最远的对象的精度损失。应当认识到，在均匀密度投影的情况下，最远的对象的清晰度已经比最近的对象的清晰度差。

发明内容

考虑到常规技术中的以上问题，本发明提供了产生场景的深度图的方法和装置，其使用密度不均匀的结构光图案投射到所述场景上。所述光图案的密度动态地适配于通过深度分割划分的所述场景的至少一个区域，随着所述至少一个区域的深度值而变化。本发明能够提供关于所期望的深度精度的可控制的图案投影，并且允许在产生场景的深度图的期间进行更加详细的分析。

根据本发明的一方面，提供了产生场景的深度图的方法。所述方法包括以下步骤：将密度均匀的结构光图案投射到所述场景上，以获得第一深度图；基于所述第一深度图中的深度信息，将所述场景分割为至少一个区域；以及，通过使所述光图案的密度适配于所述场景的所述至少一个区域，将密度不均匀的结构光图案投射到所述场景上，以获得所述场景的第二深度图。