[发明专利]基于轴向采集方式的集成成像深度图获取方法

权利要求书

1.一种基于轴向采集方式的集成成像深度图获取方法，其特征在于包括下列步骤：

(一)、相机在距离三维物体一定距离处，沿着光轴方向以步距Δz的距离逐渐靠近物体采集元素图像，设相机的焦距为g,轴向移动N-1次，采集到N幅元素图像记为E_n(n＝1,2,…N)。若三维物体点位于相机光轴上，N幅元素图像不能提供该点深度信息，所以物体应该与相机光轴具有一定的垂直距离；

(二)、计算三维物体点在E_n中的同名像点坐标；

根据透镜成像原理可知，在轴向分布采集系统中，三维物体的任意一个物点经透镜成像，都可以在轴向分布的元素图像上得到该物点所成的一系列像点，即同名像点。由轴向分布相机采集的元素图像间同名像点距离的比例关系，可以得到任一物体点在采集的一系列元素图像中的同名像点坐标，详细步骤如下：

(1)设三维物体某一点到相机光轴的垂直距离为H,与相机的初始位置距离为L。沿光轴方向采集的元素图像E_n中，该物体点的同名像点与图像中心的垂直距离分别为h_n。可推出h₁与h_n(n＝1,2…N)的关系式：

(2)设第一幅元素图像E₁某像素点行坐标为列坐标为采集的元素图像大小为p(行)×q(列)，则可以计算在其余N-1幅元素图像E_n(n＝2,3…N)中对应的同名像点坐标

(三)、针对元素图像E₁中某像素点，根据同名像点颜色值的SAD最小值，计算该点深度；

利用式(2)～(3)，计算得到E₁中任一像素点在其他元素图像中的一系列同名像点。因为只有在物体点的正确深度位置时，所计算的各个元素图像中的同名像点颜色值高度相似，即同名像点颜色值的统计误差最小，所以本发明采用绝对值差之和(SAD)方法统计同名像点间的颜色值误差，SAD是一种局部图像匹配算法，常用于图像块匹配，评估图像块的相似度。设某物体点与相机初始位置(相机第一次拍摄位置)的距离为L，该物体点在E₁中的投影点与其在E_n(n＝2,3…N)中同名像点颜色值的绝对值差之和表示为SAD_L，根据式(4)计算：

其中b×b代表匹配的窗口大小，N为轴向采集的元素图像个数，E_n(x',y')是E₁(x,y)对应的同名像点的颜色值。

对于三维物体深度范围内的不同L取值，分别计算SAD_L，当SAD取值最小的L值即为该物体点的深度

(四)、对元素图像E₁中每一个像素点重复上述(二)～(三)操作即可得到E₁对应的深度图。