[发明专利]一种智能手机的结构光深度相机自校正方法及装置有效

专利信息
申请号: 201811547634.3 申请日: 2018-12-17
公开(公告)号: CN110049305B 公开(公告)日: 2021-02-26
发明(设计)人: 葛晨阳;谢艳梅;周艳辉 申请(专利权)人: 西安交通大学;宁波盈芯信息科技有限公司
主分类号: H04N13/246 分类号: H04N13/246
代理公司: 北京前审知识产权代理有限公司 11760 代理人: 张波涛;李锋
地址: 710049 *** 国省代码: 陕西;61
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摘要:
搜索关键词: 一种 智能手机 结构 深度 相机 校正 方法 装置
【说明书】:

一种智能手机的结构光深度相机自校正方法及装置,由红外激光散斑投射器、图像接收传感器、自校正模块、深度计算模块、手机应用处理AP构成,该装置和方法由投射器投射散斑图案,在参考散斑图像中设定特征块,通过图像接收传感器采集输入散斑图像,并在输入散斑图像中通过相似度准则搜寻该特征块对应的最优匹配块,得到特征块与匹配块之间的偏移量,一旦投射器与图像传感器的光轴发生相对变化,该偏移量会随之发生变化,按一定规则求取最优偏移量并反向调整参考散斑图像,使输入散斑图像中心与参考散斑图像中心能形成一个自反馈调节闭环系统,从而实现输入散斑图像和校正后的参考散斑图像在光轴发生较大范围变动时始终能找到最优匹配关系。

技术领域

发明涉及智能手机、智能相机、深度感知技术领域,尤其涉及一种智能手机的结构光深度相机自校正方法及装置。

背景技术

深度相机是具有深度检测功能的相机,其在三维信息提取、物体识别、分类、运动跟踪、机器视觉、人机交互、3D打印、虚拟现实等领域有着广泛的应用和发展前景。深度相机在智能手机上的嵌入式应用也将逐步普及。

结构光深度相机主要由激光编码图案投射器、图像接收传感器和深度感知计算模块组成,可以采用单目结构光或双目结构光,获取较为准确的深度信息,且不受环境光的影响,深度感知算法和软硬件实现相对简单。基本原理:一般通过红外激光编码图案投射器投射编码图案(随机散斑或规则符号散斑)到物体表面,经物体表面的反射,由图像接收传感器采集获得编码图像,再通过图像深度感知计算获得物体距离投射模组的深度信息。虽然结构光深度相机在结构设计和深度获取原理方面比较简单,但要获得高精度的深度信息,对装配精度提出很高要求,在使用过程中如发生跌落、摔碰等情况可能导致激光编码图案投射器或图像接收传感器的光轴发生偏移,从而导致深度精度下降、误匹配噪声增加等问题。尤其是嵌入到智能手机的结构光深度相机,用户在使用手机过程中难免会发生摔落、碰撞、敲打等,很容易导致结构光深度相机的光轴发生扭曲,如何解决这种光轴变化所带来的精度下降、噪声增加等问题,增强手机结构光深度相机的鲁棒性,实现一种智能手机的结构光深度相机自校正技术显得尤为重要。

发明内容

鉴于此,本发明提供了一种智能手机的结构光深度相机自校正方法及装置,由红外激光散斑投射器、红外接收图像传感器、自校正模块、深度计算模块、手机应用处理AP构成。该方法先由红外激光散斑投射器投射散斑图案对目标物体进行特征标定和散斑,在预先采集的参考散斑图像中设定散斑特征块,通过红外接收图像传感器采集输入散斑图像,并在输入散斑图像中通过相似度准则搜寻该散斑特征块对应的最优特征匹配块,得到特征块与匹配块之间的偏移量,一旦红外激光散斑投射器与红外接收图像传感器的光轴发生相对变化,该偏移量会随之发生变化;按一定规则求取最佳偏移量并反向调整参考散斑图像,使输入散斑图像中心与参考散斑图像中心形成一个自反馈调节闭环系统,从而实现输入散斑图像和校正后的参考散斑图像在光轴发生较大范围变动时始终能找到最优匹配关系,并得到正确的偏移量用于深度计算。在自校正过程中,手机应用处理AP用于设置特征块大小和个数、匹配搜索窗范围、求取最佳偏移量,也可以软件加速或专用IP核方式完成整个深度感知自校正过程,从而解决智能手机的结构光深度相机在使用过程中因红外激光散斑投射器和红外接收图像传感器的光轴发生变化所导致的深度精度下降和噪声增加的问题,实现智能手机实时深度自校正,提高其鲁棒性。

为实现以上目的,本发明采用以下技术方案:

一种智能手机的结构光深度相机自校正方法,包括以下步骤:

步骤1:红外激光散斑投射器投射散斑图像,红外图像接收传感器接收所投射的散斑图像生成输入散斑图和参考散斑图。

步骤2:检测参考散斑图像相对于输入散斑图像的光轴变化,并根据最优偏移量对参考散斑图像进行校正。

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