[发明专利]基于灰度约束的三维数字散斑的整像素搜索方法及装置

说明书

本发明公开了一种基于灰度约束的三维数字散斑的整像素搜索方法及装置，该方法包括：按照待测物体的预置深度范围，计算投影校正后的该右散斑图像的视差约束范围，选取投影校正后的该左散斑图像的该散斑区域中像素点作为待测像素点，并在投影校正后的该右散斑图像上选取与该待测像素点位于相同行数且位于该视差约束范围内的待匹配像素点，通过对该待测像素点的灰度值和该待匹配像素点的灰度值进行灰度约束运算，从该待匹配像素点中选出匹配点，使得依据该匹配点与该待测像素点进行相关函数运算，得到整像素对应点，这样可以在极大程度上减少相关函数运算的运算次数，从而缩短运算时长，可以快速的搜索到整像素对应点，提高搜索对应点的效率。

技术领域

本发明属于图像处理领域，尤其涉及一种基于灰度约束的三维数字散斑的整像素搜索方法及装置。

背景技术

数字散斑相关方法(DSCM，Digital Speckle Correlation Method)是日本的Yamaguchi和美国的Peters等人分别独立提出的，其基本原理是利用区域灰度相似性搜索对应点，从而实现物体位移和变形的测量。经典的数字散斑相关搜索方法有双参数法、粗细搜索法、十字搜索法等。传统的数字散斑相关方法只能测量面内位移，所以其只适用于二维变形场的测量。随着立体视觉技术的发展，将其与数字散斑相关方法相结合，可用于三维物体的轮廓测量和变形测量，称为三维数字散斑相关方法。该三维数字散斑相关方法的基本过程是首先使用数字散斑相关方法搜索到整像素级的对应点，然后使用亚像素优化方法得到更精确的亚像素对应点位置，再使用双目立体视觉重建得到三维物体的三维坐标。因此搜索整像素级的对应点的过程是直接影响后续重建三维物体的三维坐标，搜索整像素级的对应点的过程显得尤为重要。

现有的整像素对应点的搜索方法，通常利用双目立体视觉的极线约束，将相关搜索从二维约束到一维，即将对应点的搜索限制在极线上，而非整个图像上，从而可以适当的提高搜索效率。由于原始极线是倾斜的，相关搜索不方便，而且虽然增加了搜索限制，但是依然需要对搜索限制内的待匹配点进行相关函数运算，该搜索的计算量依然很庞大，耗费了大量的时间，搜索效率依然不高，进而影响建立三维物体的三维坐标的效率。

发明内容

本发明提供一种基于灰度约束的三维数字散斑的整像素搜索方法及装置，旨在解决由于现有的整像素对应点的搜索方法依然需要通过大量的计算搜索对应点，进而导致耗时长，搜索效率低的问题。

本发明提供的一种基于灰度约束的三维数字散斑的整像素搜索方法，包括：

通过投影装置向待测物体表面投影随机数字散斑图案，通过放置于所述投影装置两侧的成像装置分别采集带有所述待测物体的左、右散斑图像；

通过为所述左、右散斑图像中每个像素点设置的邻域子窗口计算每个像素点对应的平均差值，并将所述平均差值大于预置数值的像素点所形成的区域作为散斑区域，将所述散斑区域即为物体区域，分别在所述左、右散斑图像中划分出所述物体区域和背景区域；

分别提取划分后的所述左、右散斑图像中的第一极线和第二极线，校正所述第一极线平行于划分后的所述左散斑图像所在坐标系的横轴，以及校正所述第二极线平行于划分后的所述右散斑图像所在坐标系的横轴，并校正所述第一极线和所述第二极线为位于同一水平线的直线，得到投影校正后的所述左散斑图像和投影校正后的所述右散斑图像；

按照所述待测物体的预置深度范围，计算投影校正后的所述右散斑图像的视差约束范围；

选取投影校正后的所述左散斑图像的所述散斑区域中像素点作为待测像素点，并在投影校正后的所述右散斑图像上选取与所述待测像素点位于相同行数且位于所述视差约束范围内的待匹配像素点，通过对所述待测像素点的灰度值和所述待匹配像素点的灰度值进行灰度约束运算，从所述待匹配像素点中选出匹配点，使得依据所述匹配点与所述待测像素点进行相关函数运算，得到整像素对应点。

本发明提供的一种基于灰度约束的三维数字散斑的整像素搜索装置，包括：