[发明专利]基于主动式双目相机的点云和强反光目标实时定位方法

说明书

本发明公开了一种基于主动式双目相机的点云和强反光目标实时定位方法，属一种结构光物体目标定位方法，该方法为双目相机启动后，照明光与结构光同时投射目标，然后分割目标图像中高反光区域的部分；建立高反光区域中高反光物体的中心点或边缘点，在双目相机镜头画面中的点对关系，通过极限约束和三角测距公式计算得到高反光区域中高反光物体的深度信息，并与目标图像其他区域中物体的深度信息融合。通过分割出目标图像中高反光区域的部分，进而获得高反光区域中物体的深度信息，融合目标图像中非高反光区域中物体的深度信息，依次进行目标图像中高反光物体以及非高反光物体的三维坐标配准，进而完成目标的同步实时定位。

技术领域

本发明涉及一种结构光物体目标定位方法，更具体的说，本发明主要涉及一种基于主动式双目相机的点云和强反光目标实时定位方法。

背景技术

在医学手术或其它治疗中，需要利用影像学数据和光学三维成像数据配合进行手术器械或治疗装置的导航，实时测量出手术器械或治疗器械相对于器官或病灶的空间位置，使得医生可基于此进行精准的手术或治疗。目前光学三维成像数据的获取主要依赖深度相机，而深度相机的主要工作方式有双目非结构光深度相机和双目结构光深度相机以及TOF相机等几种类型。其中双目结构光深度相机(结构光RGBD相机)基于已知的镜头焦距、极线视差等参数并通过极限方程式即可获得图像中物体的深度信息。此类相机在使用过程中，对于为解决平面纯净背景无法提供双目匹配特征点和对环境光敏感等问题，在双目相机基础上增加红外发射器投射已知图案。但是，现有红外结构光RGBD相机有一个缺点，即因为对高反光物体表面结构光不能稳定投射图案成像，造成高反光物体无法获得深度信息，因而有必要针对双目结构光深度相机对于具有高反光物体的图像目标定位方法作进一步的研究和改进。

发明内容

本发明的目的之一在于解决上述不足，提供一种基于主动式双目相机的点云和强反光目标实时定位方法，以期望解决现有技术中双目结构光深度相机对高反光物体表面结构光不能稳定投射图案成像，造成高反光物体无法获得深度信息等技术问题。

为解决上述的技术问题，本发明采用以下技术方案：

本发明所提供的一种基于主动式双目相机的点云和强反光目标实时定位方法，所述的方法包括如下步骤：

步骤A、双目相机启动后，照明光与结构光同时投射目标，然后分割目标图像中高反光区域的部分，并进行高反光区域中高反光物体的识别计数；

步骤B、建立高反光区域中高反光物体的中心点或边缘点，在双目相机镜头画面中通过极限约束建立点对关系，三角测距式计算得到高反光区域中高反光物体的深度信息；

步骤C、将高反光区域图像中高反光物体的深度信息，与目标图像其他区域中物体的深度信息融合，然后结合目标图像中物体的二维坐标传输至下位机。

作为优选，进一步的技术方案是：所述目标图像中物体的二维坐标为根据双目相机的镜头预先标定的像素大小，以及镜头之间的物理距离值所确定的X轴与Y轴的值。

更进一步的技术方案是：所述目标图像其他区域中物体的深度信息，为在步骤A中双目相机启动后，识别目标图像中非高反光区域中物体的结构光纹理角点，利用极线约束减少识别计算量，然后建立纹理角点在双目相机镜头画面中的点对关系，再通过所述三角测距公式计算得到。

更进一步的技术方案是：所述三角测距公式为：

式中，Z为深度信息，d为视差，B为双目相机镜头之间的物理距离值，f为双目相机的镜头焦距，x₁与x_r分别为双目相机镜头图像同名点在左边镜头和右边镜头图像传感器上的位置。

更进一步的技术方案是：所述深度信息融合为将高反光区域图像中高反光物体的深度信息，与目标图像其他区域中物体的深度信息直接重叠在一起，形成当前双目相机采集目标图像的中全部物体的深度信息。