[发明专利]一种基于对偶结构光RGB-D相机的深度信息采集系统

说明书

本发明涉及一种基于对偶结构光RGB‑D相机的深度信息采集系统，包括：对偶结构光RGB‑D相机结构：包括呈180度对称设置的两个结构光RGB‑D子相机；RGB‑D相机标定模块：用以根据非对称标定板实现结构光RGB‑D相机内参和畸变参数以及彩色相机与深度相机之间的外参标定；多源深度信息获取模块：通过异步方式获得两个子相机的两张原始深度图像，同时利用两个相机获取的彩色图像构成双目生成第三张深度图；多源深度信息处理模块：用以实现三张深度图与彩色图像的对齐，将三张深度图进行融合，并将对齐的彩色图像和融合后的深度图像作为最终系统的输出。与现有技术相比，本发明具有参数标定、解决深度信息缺失空洞、提升深度数据的质量、实时性高等优点。

技术领域

本发明涉及3D视觉领域，尤其是涉及一种基于对偶结构光RGB-D相机的深度信息采集系统。

背景技术

近年来国内对于3D视觉的研究越来越火热，3D相机能够获取相机到物体表面每一点的距离，感知物体的形状和轮廓，获得更加丰富的信息。RGB-D信息中的深度信息质量的好坏对于整个3D视觉系统具有重要的影响。

目前主流的3D相机可以分为两种：一种是以激光传感器为代表的价格高深度数据质量好的3D视觉传感器，比如SICK-约30万，Enshape-约30万，Ensenso-约10万，其共同特点是精度高，但是速度慢，并且价格昂贵，并不适合于工业领域中的大规模推广；另一种是一系列消费级的RGB-D相机，其原理主要有结构光、ToF和双目立体视觉等，代表产品有微软的Kinect和Intel的Realsense，其共同特点是精度相对较低，但是速度快，价格也相对低廉，消费级的RGB-D相机因其效率和价格上的优势更适合于工业上和实际生活中的应用和推广。目前市面上出售的消费级RGB-D相机，在深度精度上大致可达到毫米级，能满足大部分的生产和生活的需要，但深度数据的质量往往差强人意，其经过内置算法形成的深度图依然会存在空洞、信息缺失的情况，对后续的应用有很大的影响，在面对复杂的生产生活场景和目标对象，比如工厂中散乱堆叠的工件、物品摆放杂乱无序的房间等，都有很大制约。

近年来随着3D视觉应用越来越广泛，在科研实验和工业商业应用等方面，高精度的深度图像感知往往是项目发展的基础。通常在成本的限制下，一般使用消费级深度摄像头进行数据的采集，消费级相机往往针对不同的应用都有不同的功能性质，但是单个深度相机在实践中往往会由于视场角度、环境光线、物体表面反射度等因素，并不能得到十分稠密以及平整的点云数据；由于反射不足或者环境干扰，得到的点云数据往往会产生孔洞或者稠密度不一的情况。

原始的点云数据的质量对于整个研究的测试以及项目的成功率都有很大的影响，针对这个情况我们需要提升采集到的点云数据质量，使其满足一定的要求。由于高精度的深度传感器往往需要高额的成本，并且体积较大，在安装和测试方面具有一定的劣势。

综上所述，现有的获取深度图像的方式或价格昂贵，没有普遍应用的潜力；或得到的深度图像质量较差，不足以满足某些工业应用的需求，这两种情况都限制了3D视觉的广泛应用，不利于3D视觉系统的搭建。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种基于对偶结构光RGB-D相机的深度信息采集系统。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种基于对偶结构光RGB-D相机的深度信息采集系统，包括：

对偶结构光RGB-D相机结构：包括呈180度对称设置的两个结构光RGB-D子相机；

RGB-D相机标定模块：用以根据非对称标定板实现结构光RGB-D相机内参和畸变参数以及彩色相机与深度相机之间的外参标定；

多源深度信息获取模块：通过异步方式获得两个子相机的两张原始深度图像，同时利用两个相机获取的彩色图像构成双目生成第三张深度图；