[发明专利]深度数据测量设备、方法及图像匹配方法

说明书

本发明公开了一种深度数据测量设备、方法及图像匹配方法。所述设备包括：第一和第二结构光投射装置，用于向拍摄空间投射第一和第二编码结构光；成像单元，用于进行拍摄；以及处理器，用于控制第一和第二结构光投射装置分别以及同时向拍摄空间投射编码结构光，控制成像单元拍摄在由第一和第二结构光各自照射下的第一和第二图案二维图像，以及由第一和第二结构光共同照射下的合成图案二维图像，并且基于拍摄的图像确定拍摄对象的深度数据。本发明通过同时利用多个结构光投射装置轮流投射各自的结构光、共同投射结构光，能以最少的投射装置实现更多的图案投射，由此提升了图像的获取精度，例如，实现更小的窗口匹配。

技术领域

本发明涉及深度成像，尤其涉及一种深度数据测量设备、方法及图像匹配方法。

背景技术

近年来，三维成像技术得到蓬勃发展。目前，一种基于结构光的深度测量方案能够实时地对物体表面进行三维测量。简单地说，该方案首先向自然体表面投射带有编码信息的二维激光纹理图案，例如离散化的散斑图。在双目实现中，由位置相对固定的两个图像采集装置对激光纹理进行连续采集，处理单元使用采样窗口对两个图像采集装置同时采集的两幅图像进行采样，确定采样窗口内匹配的激光纹理图案，根据匹配的纹理图案之间的差异，计算出投射在自然体表面的各个激光纹理序列片段的纵深距离，并进一步测量得出待测物表面的三维数据。

在匹配处理中，采样窗口越大，单次采样中包含的图案信息量也越大，因此也越容易进行匹配，但会导致得到的深度图像颗粒度越大。相应地，采样窗口越小，图像的颗粒度越精细，但误匹配率也越大。

随着消费级三维相机时代的到来，如何以更低成本、更高精度以及更小体积实现三维信息，尤其是深度信息的精确获取，成为业内所面临的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种深度数据测量设备、方法及图像匹配方法，其通过同时利用多个结构光投射装置轮流投射各自的结构光、共同投射结构光，从而能以最少的结构光投射装置获取更多的结构光图案，由此提升了图像的获取精度。

根据本发明的第一个方面，提供了一种深度数据测量设备，包括：第一结构光投射装置，用于向拍摄空间投射第一编码结构光；第二结构光投射装置，用于向拍摄空间投射第二编码结构光；与第一和第二结构光投射装置相对固定的成像单元，用于对所述拍摄空间进行拍摄以获得在所述结构光照射下的拍摄对象的二维图像；以及处理器用于控制第一和第二结构光投射装置分别向拍摄空间投射编码结构光，以及第一和第二结构光投射装置同时向拍摄空间投射编码结构光，控制所述成像单元拍摄在由第一和第二编码结构光照射下所述拍摄对象的第一图案二维图像和第二图案二维图像，以及由第一和第二编码结构光合成的编码结构光照射下所述拍摄对象的合成图案二维图像，并且基于拍摄的所述第一图案二维图像、第二图案二维图像和所述合成图案二维图像，确定所述拍摄对象的深度数据。

根据本发明的第二个方面，提供了一种图像匹配方法，包括：控制第一结构光投射装置和第二结构光投射装置在不同时刻向拍摄空间投射第一编码结构光、第二编码结构光以及同时投射第一和第二编码结构光；获取第一成像装置和第二成像装置对投射在相同拍摄空间内的三种编码结构光进行拍摄分别得到的三组图像，所述第一成像装置和所述第二成像装置之间具有预定的相对位置关系，各组图像中由所述第一成像装置拍摄的图像为第一图像，由所述第二成像装置拍摄的图像为第二图像；对于各组图像，分别以相同的匹配窗口大小求取同组的所述第一图像和所述第二图像间各窗口匹配的置信度；基于每组图像中所述第一图像和所述第二图像间各窗口匹配的置信度，确定每组图像中所述第一图像和所述第二图像间彼此匹配的窗口。