[发明专利]一种基于立体匹配与结构光相结合的深度图获取方法

摘要

本发明涉及立体视觉领域，其公开了一种基于立体匹配与结构光相结合的深度图获取方法，解决图像弱纹理区域与图像曝光量不足情况下的立体匹配问题。在本发明中，当外部环境光充足且拍摄场景中不存在弱纹理区域时，直接利用自然光下拍摄的图像获取三维场景的深度信息；当采集的纹理信息稀少或者采集过程中外部环境光强较弱时，则主动投影编码结构光，以增加环境光强与物体纹理信息。由于结构光在增强场景纹理信息的同时受到场景调制，可直接利用结构光测量法获取场景深度信息。本发明适用于准确获取物体深度信息。

主权项

1.一种基于立体匹配与结构光相结合的深度图获取方法，其特征在于，包括以下步骤：A、对结构光进行编码；B、标定双目摄像机；C、根据外部环境光强和三维场景纹理信息判断是否需要主动投影结构光；D、若不需要主动投影结构光，则利用标定后的双目摄像机拍摄左右图像，直接记录自然光下的图像信息，获取视差图，然后根据视差与深度之间的映射关系获取三维场景的深度图；E、若需要主动投影结构光，则利用投影仪投影编码后的结构光，并利用标定后的双目摄像机拍摄左右图像，若结构光用于增强外部环境光强，则记录结构光下的图像信息，择优选取立体匹配法或者结构光测量法获取视差图或相位图，进入步骤F；若结构光用于增强三维场景的纹理信息，则分别记录结构光下与自然光下的图像信息，选取立体匹配法或者结构光测量法恢复弱纹理区域的深度信息，进而获取三维场景的视差图或相位图，进入步骤F；F、根据视差与深度之间的映射关系获取三维场景的深度图，或者，根据相位与深度之间的映射关系获取三维场景的深度图；步骤E中，若结构光用于增强三维场景的纹理信息，选取立体匹配法恢复弱纹理区域的深度信息的方法是：根据弱纹理区域的标号信息分割弱纹理区域和非弱纹理区域，将结构光辅助得到的立体匹配视差信息作为弱纹理区域的视差信息，自然光下得到的立体匹配视差信息作为非弱纹理的视差信息，利用动态规划缝合线法与加权叠加法融合弱纹理区域和非弱纹理区域的视差信息，得到最终该场景的视差图：其中，在动态规划路径中融合代价的计算公式为：E(x,y)＝Ediff(x,y)+λEcolor(x,y)   (7)其中，d1表示结构光辅助下得到的视差图，d2自然光下得到的视差图，I1表示结构光辅助下采集得到的灰度图，I2表示自然光下得到的灰度图，Ecolor用周围矩形区域V内的像素之差，表示区域V内像素点色彩上的强度关系，Ediff取两幅图像结构变化较小的位置处的梯度值来表示几何结构的相似性，λ是一个调节系数，NV为区域V内像素的总数，E为融合代价，E越小选择该点作为缝合线上点的机率越大；路径规划完成后，沿着缝合线利用加权叠加的方法对视差图进行融合，融合方式为：dend(x,y)＝ω1d1(x,y)+ω2d2(x,y)   (10)其中，ω1和ω2为加权叠加的权重系数，ω1+ω2<1，dend为最终融合得到的视差图。