[发明专利]一种时空编码的结构光编码图案生成方法及装置

说明书

本发明提供了一种时空编码的结构光编码图案生成方法及装置，该方法基于规则发光点阵，通过驱动不同的发光点，分时输出不同的编码图案，对目标物体或投射空间进行时空标记，该方法有效地解决了现有技术中，在需要投射多幅图案进行时空标记的情况下，需要多个投射器分时投射不同图案的局限性，本方法通过驱动发光基板上不同的发光元件，组成不同的编码图案，利用分时输出技术，只需一个投射器便可完成对物体的时空标记，并结合时空深度解码算法可大幅提高三维深度测量的精度和鲁棒性。

技术领域

本发明涉及计算机视觉、深度感知、三维重建技术领域，具体涉及一种主动视觉深度感知技术中结构光编码图案生成方法和装置。

背景技术

深度感知技术用于感知空间物体的形状和距离信息，是计算机视觉领域研究和应用开发的热点方向。相比双目立体摄像头，基于结构光的主动视觉深度感知技术可以较为准确地获取图像的深度信息，其获取的深度图信息具有更稳定可靠、不受环境光影响、立体匹配过程简单、算法计算量小等优势。专利CN103824318B一种多摄像头阵列的深度感知方法，专利申请CN105120257A一种基于结构光编码的垂直深度感知装置，专利CN103796004B一种主动结构光的双目深度感知方法都涉及到基于结构光的主动视觉深度感知技术，其中都利用了激光图形投射器或者其他编码图案投射器投射固定的编码图案，对空间进行结构光编码，进而利用该编码信息进行深度计算。但是上述专利中的编码图案投射器投射出的编码图案一般都是固定的，往往是通过发出的激光束，经干涉成像和物体表面漫反射形成散斑图案。

现行的编码图案投射器制造方法成本很高，且在结构光编码技术中，针对不同的应用场景，需要设计不同的编码图案，又极大地增加了深度感知设备的研发成本。此外，编码图案投射器所设计的编码图案会直接影响深度解码计算的复杂度及深度信息的精度和分辨率。另外，用多幅编码图案对空间进行时空标记过程中，需要用到多个投射装置，多个设备之间的标定不仅增加了算法复杂性，而且也严重影响设备的鲁棒性。

发明内容

针对现有技术中存在的上述问题，本发明提供了一种时空编码的结构光编码图案生成方法及装置，基于规则发光点阵，通过驱动不同的发光点，分时输出不同的编码图案，对目标物体或投射空间进行时空标记，结合时空深度解码算法可大幅提高三维深度测量的精度和鲁棒性。

为实现以上发明目的，本发明提供了一种时空编码的结构光编码图案生成方法，该方法包括以下步骤：

S1、设计一定大小的规则发光点阵；

S2、依据编码规则对步骤S1中的规则发光点阵中的发光颗粒元件进行编码，生成编码图案；

S3、对步骤S2生成的编码图案进行窗口唯一性分析，如达到窗口唯一性分布的要求，则生成最终的编码图案；如未能达到，则重复执行步骤S2-S3，直到达到窗口唯一性分布的要求，生成最终的编码图案。

此外，本发明还提供了一种时空编码的结构光编码图案生成装置，所述装置包括发光基板(11)、准直镜(13)、驱动模块(15)和显示控制模块(16)，

所述发光基板(11)上分布着规则排列的多个发光颗粒元件(12)；

所述准直镜(13)对发光基板(11)上所有的发光颗粒元件发射的光线进行准直处理；

所述驱动模块(15)用于在X-Y轴方向恒流驱动发光基板(11)上规则排列的发光颗粒元件(12)；

所述显示控制模块(16)依据编码规则，选择符合所述编码规则的发光颗粒元件(12)并通知驱动模块(15)对所述被选择的发光颗粒元件进行驱动显示。