[发明专利]坐标获取装置、实时三维重建系统和方法、立体交互设备

权利要求书

1.一种用于实时三维目标重建的坐标获取装置，其特征在于，包括：

图像采集模块，用于通过红外双目摄像机的第一摄像头和第二摄像头对同一目标物进行拍摄，分别得到第一图像和第二图像；

区域选择模块，用于基于图像灰度特征在第一图像中确定出感兴趣区域；

边缘点提取模块，用于对感兴趣区域进行边缘点提取；

深度计算模块，用于在第二图像中，搜索与第一图像的边缘点对应的匹配点，根据边缘点的坐标及匹配点的坐标，结合双目摄像机的焦距及两摄像头中心点的距离进行计算，得到匹配点的三维坐标。

2.如权利要求1所述的坐标获取装置，其特征在于，所述第一图像包括第一红外图像和第一红外增强图像，所述第二图像为第二红外增强图像；

所述区域选择模块包括：计算选择单元，用于针对第一红外增强图像中的每个像素点以及与该像素点对应的第一红外图像中的每个像素点，计算二者的灰度值的比值或灰度值的差值，比值大于第一预设阈值或差值大于第二预设阈值的像素点构成感兴趣区域；

所述坐标获取装置还包括：校准模块，用于基于双目摄像机的标定参数，对第二红外增强图像和选出感兴趣区域的第一红外增强图像进行校准并输出；

所述深度计算模块中的第二图像为校准后的第二红外增强图像。

3.如权利要求1所述的坐标获取装置，其特征在于，所述第一图像包括第一红外图像和第一红外增强图像，所述第二图像为第二红外增强图像；

所述坐标获取装置还包括：校准模块，用于基于双目摄像机的标定参数，对第一红外图像、第一红外增强图像和第二红外增强图像进行校准并输出；

所述深度计算模块中的第二图像为校准后的第二红外增强图像；

所述区域选择模块包括：计算选择单元，用于针对校准后的第一红外增强图像中的每个像素点以及与该像素点对应的校准后的第一红外图像中的每个像素点，计算二者的灰度值的比值或灰度值的差值，比值大于第一预设阈值或差值大于第二预设阈值的像素点构成感兴趣区域。

4.如权利要求1-3任一项所述的坐标获取装置，其特征在于，还包括：无效点去除模块，用于在提取边缘点之前，对感兴趣区域进行腐蚀处理。

5.如权利要求1-4任一项所述的坐标获取装置，其特征在于，所述深度计算模块包括：

搜索单元，用于在第一图像中以提取的每个边缘点为中心点选定预定大小的扫描区域，在第二图像中以与每个边缘点的中心点的坐标位置对应的像素点选取与预定大小相同的扫描区域，计算这两个扫描区域内各相应的像素点的灰度值之差的绝对值之和，与所求和的最小值对应的中心点即是第二图像中与第一图像的边缘点对应的匹配点；

坐标计算单元，根据边缘点的坐标及匹配点的坐标，结合双目摄像机的焦距及两摄像头中心点的距离，根据图像间立体视差反比于测量深度进行计算，得到匹配点的三维坐标。

6.如权利要求1-5任一项所述的坐标获取装置，其特征在于，所述图像采集模块包括具第一摄像头和第二摄像头的双目摄像机、红外光源、红外滤光片和控制电路；所述红外光源设置在所述第一摄像头和第二摄像头的镜头外围；所述红外滤光片位于镜头和摄像头的图像传感器之间；所述控制电路用于控制第一摄像头在红外光源为关闭状态时拍摄以得到第一红外图像，控制第一摄像头和第二摄像头在红外光源为开启状态时拍摄以得到第一红外增强图像和第二红外增强图像。

7.一种实时三维目标重建系统，其特征在于，包括如权利要求1-6任一项的坐标获取装置，还包括：目标重构模块，用于在第一校准图像中，根据边缘点进行插值得到插值点，在第二校准图像中搜索与插值点对应的匹配插值点，根据插值点的坐标及匹配插值点的坐标，结合双目摄像机的焦距及两摄像头中心点的距离进行计算，得到匹配插值点的三维坐标，根据匹配插值点的三维坐标实现目标物的三维重建。

8.一种立体交互设备，其特征在于，包括如权利要求1-6任一项所述的坐标获取装置或如权利要求7所述的实时三维目标重建系统。