[发明专利]一种实时生成目标深度信息的方法及其装置

说明书

技术领域

本发明涉及图像处理技术，特别是一种实时生成目标深度信息的方法及其装置。 

背景技术

随着3D技术的发展，立体显示、机器视觉、卫星遥感等方面的技术应用越来越多地需要获取场景的深度信息。目前，深度相机能够获取相机视野内目标的深度信息。 

深度相机主要有三种架构，分别是双目立体视觉法、飞行时间法（TOF）和结构光法。双目立体视觉法使用两个镜头的立体视觉来获得关于对象的表面与相机之间的距离的深度信息。飞行时间法使用雷达测量的原理进行三维场景深度的测量，相机发射主动光波照射三维场景，光波经三维场景反射后回到深度相机，根据光波的发射时间和反射光波的接收时间之间的时间差(也即，相位差)获取三维场景的深度信息。 

现有的深度相机，获得的深度信息的精确度随着到目标的距离增加而快速地降低，并且精度还取决于目标的表面状态，所以难以获得精确的深度信息。同时，现有的深度相机还存在以下缺陷： 

（1）、深度信息生成速度较慢，无法真正实现实时获取； 

（2）、所得深度信息的精度达不到理想的精度效果，对边缘处理不好，例如目标深度数据不连续的地方； 

（3）、应用场景，测量范围太局限，不能满足一些应用的需要。 

发明内容

为了解决上述现有的技术问题，本发明提供一种实时生成目标深度信息的方法及其装置，能够实时获取与视野内人或其他目标相距的距离，并且实时更新深度信息，从而应用于运动捕捉系统或机器视觉系统等，以作为军事、娱乐、智能家居、体育或医学等方面的具体应用系统的信息输入。 

本发明解决上述现有的技术问题，提供一种实时生成目标深度信息的方法，具体步骤为： 

S1：获取视野内目标的目标衍射离散光斑图序列；该目标衍射离散光斑图序列包括第一帧目标衍射离散光斑图和第二帧目标衍射离散光斑图； 

S2：调用预存储的深度信息已知的多个参考衍射离散光斑图，分别与第一帧目标衍射离散光斑图进行衍射离散光斑互相关匹配处理，得到对应的多个原始的第一帧目标深度图；比较每一个原始的第一帧目标深度图与其对应的参考衍射离散光斑图已知深度的偏离值，选取偏离值最小时对应区域的深度信息，以此获得优化的第一帧目标深度图； 

S3：调用优化的第一帧目标深度图，比较其与每一个参考衍射离散光斑图已知深度的偏离值，对偏离值进行自适应阈值设定，划分偏离值小于阈值时对应的第一帧目标深度图区块，以及对应的参考衍射离散光斑图区块；使用该参考衍射离散光斑图区块，与第二帧目标衍射离散光斑图进行衍射离散光斑互相关匹配处理，得到第二帧目标深度图； 

S4：对于目标衍射离散光斑图序列的后续帧目标衍射离散光斑图，调用前一帧目标深度图，比较其与每一个参考衍射离散光斑图已知深度的偏 离值，对偏离值进行自适应阈值设定，划分偏离值小于阈值时对应的前一帧目标深度图区块，以及对应的参考衍射离散光斑图区块；使用该参考衍射离散光斑图区块，与后一帧目标衍射离散光斑图进行衍射离散光斑互相关匹配处理，得到后一帧目标深度图。 

本发明更进一步的改进如下所述。 

包括采集深度信息已知的参考衍射离散光斑图；一光屏垂直于摄像机的光轴设置，摄像机获取已知深度信息的光屏上的衍射离散光斑图，作为一参考衍射离散光斑图。 

沿着光轴方向，设置多个采集位置，获得深度信息已知的多个参考衍射离散光斑图。 

衍射离散光斑互相关处理使用的位移形函数、搜索函数、互相关函数分别为