[发明专利]深度相机相对位姿及场景平面高度计算方法及装置

说明书

本发明公开了一种深度相机相对位姿及场景平面高度计算方法及装置。该方法通过对场景深度图像数据中包含的坐标信息进行转换，并对转换后的坐标信息进行统计及分类计算，可以得到深度相机的俯视角度，进一步的，利用该角度可以计算场景中的场景平面高度信息。该装置与深度相机连接，包括电源模块以及根据前述计算方法处理所用到数据的信息处理模块。通过本发明提供的方法和装置，可以准确、全自动的计算出深度相机相对位姿及场景平面的高度，可以为深度相机的运用提供优秀的支持。

技术领域

本发明涉及深度图像数据处理领域，具体涉及一种深度相机相对位姿及场景平面高度的计算方法及装置。

背景技术

检测场景平面是计算机视觉中的常见任务。场景平面检测具有许多实际用途，其范围涉及到机器人、自动驾驶、个人娱乐及视频监控等领域。

传统的基于图像的地面检测方法大多数根据地面的先验颜色信息、颜色信息的一致性以及强烈的边缘来进行地面的检测，比如利用公路的深色路面以及路边的白色标线信息等。其工作方式只能够适用于一些比较简单的场景，对于复杂的环境不具有可靠的性能。

由于能够直接获取在一般透视成像变换中丢失的深度信息，深度相机在场景平面检测应用上相比于普通可见光相机有着更加明显的技术优势。这些深度相机包括但不限于基于双目视觉法，飞行时间法以及结构光编码法三种制式的深度相机。

但是在实际应用中，很多时候深度相机是通过斜下视的方式对场景进行观测的，具有一个俯视角度；或者深度相机的位姿会受到系统的影响而发生变化，因而无法随时估计深度相机相对于地面的高度、姿态以及场景中其他场景平面相对于地面的高度。

发明内容

本发明的目的是，提供一种深度相机相对位姿及场景平面高度计算方法及装置，通过该计算方法可以准确、全自动的计算出深度相机相对位姿及场景平面的高度。

在一个实施例中，提供了一种深度相机相对位姿及场景平面高度计算方法，用于处理深度图像数据，包括以下步骤：

计算深度相机输出的深度图像数据中点云数据的坐标A(x，y，z)绕深度相机横轴X旋转多个角度θr后的坐标B(x1，y1，z1)；

统计同一旋转角度θr下点云数据的坐标值数据，按y1值的大小进行分类，并划定范围单位H，统计落在每一范围单位H内的点占点云数据的比例，将最大的比例值Q列出；

对比全部旋转角度θr的比例值Q，将最大比例值Qmax所对应的旋转角度θc列出。

作为优选方案，计算得出的旋转角度θc可以用于计算地面与深度相机的垂直距离D，包括以下步骤：

将按旋转角度θc旋转后的点云数据按y1值的大小及范围单位H进行排序；

根据范围单位H、比例值Q所落入的范围在大小排序中的位置值K以及点云数据所具有的最大或最小y1值来计算地面与深度相机的垂直距离D。

作为优选方案，当y1值的排序为从大到小时，计算地面与深度相机的垂直距离D的公式为：D＝H×K-y1max，其中y1max为按旋转角度θc旋转后的点云数据中所具有的最大y1值；

当y1值从小到大排序时，计算地面与深度相机的垂直距离D的公式为：D＝-y1min-H×K，y1min为按旋转角度θc旋转后的点云数据中所具有的最小y1值。

作为优选方案，旋转角度θr的取值范围为0°至80°，并且旋转角度θr以精度单位Δ₁来取值，精度单位Δ₁的取值范围为0.1°至10°，范围单位H的取值范围为1mm至500mm。

作为优选方案，得到旋转角度θc后，还包括以下旋转角度θc的精调步骤：