[发明专利]图像匹配方法及深度数据测量方法和系统

说明书

本发明公开了一种图像匹配方法及深度数据测量方法和系统。图像匹配方法包括：获取第一成像设备和第二成像设备对投射在相同拍摄空间内的至少两种编码结构光进行拍摄分别得到的至少两组图像，第一成像设备和第二成像设备之间具有预定的相对位置关系，各组图像中由第一成像设备拍摄的图像为第一图像，由第二成像设备拍摄的图像为第二图像；对于各组图像，分别以相同的匹配窗口大小求取同组的第一图像和第二图像间各窗口匹配的置信度；基于每组图像中第一图像和第二图像间各窗口匹配的置信度，确定每组图像中第一图像和第二图像间彼此匹配的窗口。由此，通过引入多组图像来提升小窗口的置信度，从而实现更为精确且清晰的深度信息求取。

技术领域

本发明涉及双目成像，尤其涉及一种图像匹配方法、及其相应的深度数据测量方法和系统。

背景技术

图像匹配是在双目立体视觉的景深(在下文中也称为“深度数据”)提取中非常重要的一个步骤。此步骤的目标是找出图像的每个像素点在另一个视角的图像上的对应的像素点，算出视差图像，估算出景深图像，即在其每个像素点处标明了对应的深度数据。

局部立体匹配算法可用于进行图像匹配，其基本原理是给定在一幅图像上的某一点，选取该像素点邻域内的一个子窗口，在另一幅图像中的一个区域内的所有可能位置，根据某种相似性判断依据，寻找与子窗口图像最为相似的子图，其匹配的子图中对应的像素点即为该像素的匹配点。该算法计算量小，适于实时运行。

在实际的窗口选择中，如果窗口较大，其所包含的信息也较多，因此容易进行匹配，但颗粒度较大；如果窗口较小，虽然颗粒度较小，但容易造成误匹配。

因此，希望一种能够以较小的颗粒度实现高精度匹配的方法。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种图像匹配及深度数据测量方法和系统，其通过针对相同拍摄对象投射不同的编码结构光并分别进行双目成像，针对每种编码结构光以相同的窗口大小来进行窗口匹配的置信度计算，通过综合考虑相同位置的窗口在每种编码结构光下的置信度，来确定最终匹配的窗口。由此，通过引入多组图像来提升小窗口的置信度，从而实现更为精确且清晰的深度信息求取。

根据本发明的一个方面，提供了一种深度数据测量系统，包括：激光投射装置，用于向相同的拍摄空间投射至少两种编码结构光；第一成像设备和第二成像设备，用于对投射在相同拍摄空间内的至少两种编码结构光进行拍摄，分别得到各自包括第一图像和第二图像的至少两组图像，所述第一成像设备和所述第二成像设备之间具有预定的相对位置关系；存储器，存储各自包括所述第一图像和所述第二图像的每组图像；处理器，获取每组图像中的所述第一图像和所述第二图像，对于各组图像，分别以相同的匹配窗口大小求取同组的所述第一图像和所述第二图像间各窗口匹配的置信度，基于每组图像中所述第一图像和所述第二图像间各窗口匹配的置信度，确定每组图像中所述第一图像和所述第二图像间彼此匹配的窗口，并且根据彼此匹配的窗口中第一图像像素和第二图像像素之间的位置差异，以及所述预定的相对位置关系，确定所述第一图像像素的深度数据。

通过多次投射不同的结构光并拍摄多组图像，引入相同位置处匹配窗口的多次置信度求取来提升小窗口的匹配准确率，从而减小颗粒度，提升深度图像的精细程度。另外，由于会对拍摄空间内同一待测对象投射多次不同的结构光，因此相同对象上会有更多的位置上照射到编码结构光。换句话说，能够得到待测对象上较多位置的深度信息，因此可以更加准确地反映待检测物体的深度信息，尤其是能够提升边缘的清晰度。

优选地，所述深度数据测量系统可以以预定的工作周期重复持续确定第一图像像素的深度数据。由此，使得本发明的深度数据测量系统可以针对动态目标进行实时测量。

优选地，所述编码结构光可以为红外光。所述第一成像设备和第二成像设备可以为红外成像设备。