[发明专利]低光照弱对比复杂环境下的深度相机视觉增强方法及系统

说明书

本发明属于机器人及机器视觉技术领域，具体涉及了一种低光照弱对比复杂环境下的深度相机视觉增强方法及系统，旨在解决在低光照弱对比的复杂环境下，无法对深度相机彩色图和深度图同时进行有效增强与修复的问题。本发明包括：进行深度相机彩色图和深度图的标定及彩色图与深度图间的配准；进行配准彩色图的主动亮度均衡和自适应特征增强，获得增强彩色图；提取增强彩色图的纹理特征并进行配准深度图的相似区域划分；基于相似纹理区域内的有效测量点对无效测量点进行修复，获得增强深度图；增强彩色图和增强深度图为深度相机视觉增强结果。本发明同时对深度相机的彩色图和深度图进行增强与修复，进一步提升深度相机对更加复杂、恶劣的环境的适应性。

技术领域

本发明属于机器人及机器视觉技术领域，具体涉及了一种低光照弱对比复杂环境下的深度相机视觉增强方法及系统。

背景技术

随着机器视觉技术的发展，能够获取三维图像信息的深度相机被广泛应用于场景重建、无人驾驶、机器人导航、手机人脸解锁、体感游戏等方面，是一类重要的视觉传感器。

受限于深度相机的测量原理，其所成的视觉图像，即彩色图和深度图，对环境条件的要求更高。如何让深度相机应用于更加复杂、恶劣的环境，是该领域的热点研究问题。夜晚或水下空间、密闭的腔体或管道内部等环境属于典型的弱光复杂场景，在该类场景下，深度相机受局部光源、材质反光以及复杂环境的视差影响，普遍存在彩色图亮度、对比度偏低且随机噪声偏大，深度图无效测量值增多、出现筛网或片状空洞等问题。

现有的改善策略多集中于传统相机上应用较好的方法，如直方图均衡化、同态滤波、Retinex增强等，但这类方法属于被动的图像增强，对于弱光甚至无光环境的增强效果有限，且由于未考虑深度相机的测量原理，无法对相机所成的深度图进行增强。

发明内容

为了解决现有技术中的上述问题，即在低光照弱对比的复杂环境下，无法对深度相机彩色图和深度图同时进行有效增强与修复的问题，本发明提供了一种低光照弱对比复杂环境下的深度相机视觉增强方法，该深度相机视觉增强方法包括：

步骤S10，获取深度相机彩色图和深度图，并进行所述彩色图和深度图的标定以及彩色图与深度图之间的配准，获得标定后配准的彩色图和深度图对；

步骤S20，对所述彩色图和深度图对中的彩色图进行主动亮度均衡，获得均衡彩色图；

步骤S30，对所述均衡彩色图进行自适应特征增强，获得增强彩色图；

步骤S40，提取所述增强彩色图的纹理特征，并基于所述增强彩色图的纹理特征进行所述彩色图和深度图对中的深度图的相似区域划分，获得所述深度图的相似纹理区域集合；

步骤S50，分别基于所述深度图的相似纹理区域集合中每一个相似纹理区域内的有效测量点，对无效测量点进行修复，获得增强深度图。

在一些优选的实施例中，步骤S10包括：

将深度相机彩色图与深度图的成像平面对齐，并分别建立彩色图像素点与实际环境空间点、深度图像素点与实际环境空间点的准确映射关系，获得标定后配准的彩色图和深度图对。

在一些优选的实施例中，步骤S20包括：

步骤S21，通过多尺度高斯滤波器获取所述彩色图和深度图对中的彩色图的各个点光源共同作用下受光面的照度分量分布图；

步骤S22，对所述照度分量分布图进行区域采样，获得每一个单个点光源独立作用下的照度分量；

步骤S23，基于所述单个点光源独立作用下的照度分量通过反馈调节进行所述彩色图的主动亮度均衡，获得均衡彩色图。

在一些优选的实施例中，基于所述单个点光源独立作用下的照度分量通过反馈调节进行所述彩色图的主动亮度均衡，其方法为：