[发明专利]一种基于独立相机视角下空间采样的多光编码相机的深度提取方法

权利要求书

1.一种基于独立相机视角下空间采样的多光编码相机的深度提取方法，包括如下步骤：

(1)将某独立相机视角下的拍摄空间划分为若干深度测试平面；

(2)在某一确定的测试平面下，将该相机成像平面中的某一待测像素点重投影到各投影机的视点下；

具体包括：

取深度测试平面Z_h并给定相机C_i成像平面上的待测像素点x，h∈{1,2,…,L}，设各投影机和相机已标定完成，各自的投影矩阵已知，记第j台投影机的投影矩阵为第i台相机的投影矩阵为将像素点x分别重投影到投影机P₁P₂…P_M视角下，具体的重投影过程分为如下两步：

(1)将x重投影到深度测试平面Z_h

假设X是待测像素点x重投影到深度测试平面Z_h上的空间点，由相机空间与场景空间的几何投影关系，得到空间点X与待测像素点x坐标间的关系：

其中：T表示对当前坐标向量进行转置，表示对矩阵取逆；

通过上式计算出空间点X的坐标；

(2)将深度测试平面Z_h上的点投影到各投影机视角

根据已知的投影机投影矩阵，将(1)中获得的空间点X投影到各个投影机视角下，假设是X映射到第j台投影机视角的投影点，其坐标记为得到：

通过上式，获得在测试平面Z_h下，深度相机中待测点x重投影到各投影机视角下的像素点的具体位置；

(3)分别在各重投影像素点周围取邻域，估算邻域的线性组合与相机成像平面中待测像素点邻域相等时的线性权值；

(4)利用已求出的线性权值，计算重投影像素点邻域的线性组合与待测像素点邻域的相似度；

(5)遍历所有测试平面，设置最高相似度的深度为当前待测像素点的深度；

(6)遍历整个相机的成像平面，获得该深度相机视角下的无干扰的深度图。

2.根据权利要求1所述的一种基于独立相机视角下空间采样的多光编码相机的深度提取方法，所述的步骤(1)中深度测试平面与该独立相机的成像平面平行，具体的：

假设场景中包含M个红外投影机P₁P₂…P_M及N个相机C₁C₂…C_N，对某个独立相机C_i，i∈{1,2,…,N}，将该视角下的拍摄空间划分为与其深度成像平面平行的若干测试平面Z₁Z₂…Z_L，其中Z₁距离相机位置最近，Z_L距离相机位置最远，并且这L个深度测试平面按等间隔的顺序排列。

3.根据权利要求1所述的一种基于独立相机视角下空间采样的多光编码相机的深度提取方法，所述的步骤(3)中，利用最小二乘拟合的方法计算各线性权值系数。

4.根据权利要求3所述的一种基于独立相机视角下空间采样的多光编码相机的深度提取方法，所述的利用最小二乘拟合的方法计算各线性权值系数具体为：

取待测点x及重投影点周围的邻域，分别记为及不考虑相机约束条件，通过相机直接拍摄到的邻域利用各重投影像素点邻域的线性组合估计得到，即

其中，是对的估计，α_j表示第j台投影机内重投影像素点邻域的加权系数；

采用最小二乘拟合的方法计算α_j的取值：

其中，表示对α_j取值的估计。

5.根据权利要求1所述的一种基于独立相机视角下空间采样的多光编码相机的深度提取方法，所述的步骤(4)采用去均值互相关准则计算重投影像素点邻域的线性组合与待测像素点邻域的相似度。