[发明专利]基于平面镜的Kinect标定方法及装置

说明书

本发明公开了一种基于平面镜的Kinect标定方法及装置，其中，方法包括：安装Kinect相机，并与显示器的相对位置固定，并在预设位置放置镜面，以使Kinect相机通过镜面采集显示器的图像，并且将镜面替换为预设替代物，且用Kinect相机拍摄，以根据深度图像的深度信息确定镜面平面三维点云数据；将预设替代物更换为镜面，并用Kinect相机通过镜面拍摄显示器的图像，由彩色图像划分显示器和显示器角点的像素位置，并结合深度图像确定显示器三维点云和显示器角的在镜面内虚像空间位置；通过镜面位置和显示器虚像平面及镜面中角点位置得到当前显示器平面和角点的空间位置。该方法无需借助其他设备辅助，算法简单，易于实施。

技术领域

本发明涉及相机标定技术领域，特别涉及一种基于平面镜的Kinect标定方法及装置。

背景技术

Kinect相机是微软公司在2010年末正式公布的XBOX360体感周边外设，利用即时动态追踪、影像识别、麦克风输入、语音识别等功能让玩家摆脱传统游戏手柄的束缚，通过自己的肢体动作来控制游戏。Kinect由一颗彩色相机以及一个红外投影机和红外相机组成，其中色彩相机获取场景彩色图像，红外投影机主动投射近红外光谱，红外相机分析红外光谱从而创建场景内的深度图像。2014年微软发布了第二代Kinect V2，在硬件上有了很大提升，而且深度测距由Light Coding变为Time of Flight(ToF)，因此KinectV2的深度图像在分辨率和精度上都有非常大的提升。KinectV2不仅作为自然用户界面交互的接口，同时可以作为深度扫描设备对场景和物体进行实时三维重建任务。

在使用Kinect相机前需要对相机进行标定，而标定分为内参标定和外参标定。相机内参在出厂时已经事先标定过并将标定结果写入设备固件中，主要包括彩色相机内参、红外相机内参以及彩色相机与红外相机的配准参数。Kinect相机外参指的是相机与显示器的相对位置。根据微软的安装建议，Kinect相机一般放置于显示器的上方或下方。Kinect相机与显示器大致处于同一平面，且都面向使用者。Kinect相机可以有一定倾角但无法获得显示器的图像，因此采用传统方法无法标定显示器平面。

另外，传统标定方法只能标定视场内的物体，或者使用额外的辅助Kinect相机进行标定。将辅助Kinect放置于可以获取显示器的位置，然后将参考物放置于两个Kinect共同视场范围内，分别标定参考物位置，从而得到两个Kinect相对位置。此时使用辅助Kinect标定显示器位置，根据两个Kinect相对位置即可求得实际Kinect与显示器相对位置。传统方法需要额外设备，操作复杂。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。

为此，本发明的一个目的在于提出一种基于平面镜的Kinect标定方法，该方法有效解决了Kinect与不在其视场内的显示器的外参数标定难题，且无需借助其他设备辅助，算法简单，易于实施。

本发明的另一个目的在于提出一种基于平面镜的Kinect标定方法。

为达到上述目的，本发明一方面实施例提出了一种基于平面镜的Kinect标定方法，包括以下步骤：安装Kinect相机，以使所述Kinect相机与显示器的相对位置固定，并在预设位置放置镜面，以使所述Kinect相机通过所述镜面采集所述显示器的图像，并且将所述镜面替换为预设替代物，且用所述Kinect相机拍摄，以根据深度图像的深度信息确定镜面平面三维点云数据；将所述预设替代物更换为所述镜面，并用所述Kinect相机通过所述镜面拍摄所述显示器的图像，由彩色图像划分显示器和显示器角点的像素位置，并结合所述深度图像确定显示器三维点云和显示器角的在镜面内虚像空间位置；通过镜面位置和显示器虚像平面及镜面中角点位置得到当前显示器平面和角点的空间位置。