[发明专利]基于二值网格模板的结构光动态场景深度获取方法

权利要求书

1.一种基于二值网格模板的结构光动态场景深度获取方法，包括如下步骤：

(1)设计由等间隔的竖直和水平方向的平行线组成的二值网格模板P；

(2)通过投影仪T将二值网格模板P投射到三维场景中，使模板P被场景调制，得到变形网格图像U，并用摄像机C记录该变形网格图像；

(3)对变形网格图像U进行线提取操作，得到横线图IH和竖线图IV，以及所有网格交点I的坐标(x_i,y_i)；

(4)根据变形网格图像U中横竖线的连接关系，得到交点I的拓扑坐标(c,r)；

(5)根据每个交点I的拓扑坐标(c,r)，计算交点I在模板P中的匹配点坐标(x_p,y_p)；

(6)根据交点I在变形网格图像U中的图像坐标(x_i,y_i)和匹配点坐标(x_p,y_p)，利用线面相交几何关系，计算变形网格图像U中每一点I对应的深度值。

2.根据权利要求1所述的基于网格模板的结构光动态场景深度获取方法，其中所述步骤(1)中的网格模板P，由等间隔的竖直和水平方向的平行线组成，相邻平行线条的间隔为8像素，线宽为1像素。

3.根据权利要求1所述的基于网格模板的结构光动态场景深度获取方法，其中所述步骤(3)中对变形网格图像U进行线提取操作，得到横线图IH和竖线图IV，按如下步骤进行：

(3a)将变形网格图像U分成25×25大小的图像块，在每一个图像块中选取阈值T，进行二值化操作，得到二值图像B；

(3b)对二值图像B进行形态学腐蚀操作，得到横条带图Sh和竖条带图Sv；

(3c)沿水平方向求取图像U中的所有灰度极大值，将所有极大值像素点位置标为1，得到水平极值图Gv；将Sv和Gv做按位与操作，得到竖线图IV；

(3d)沿竖直方向求取图像U中的所有灰度极大值，将所有极大值像素点位置标为1，得到竖直极值图Gh；将Sh和Gh做按位与操作，得到横线图IH。

(3e)将竖线图IV和横线图IH做按位与操作，得到所有网格交点I及其坐标(x_i,y_i)。

4.根据权利要求3所述的基于网格模板的结构光动态场景深度获取方法，其中所述步骤(3a)中在每一个图像块中选取阈值T，是利用Otsu法按如下步骤选取：

(3a1)假设变形网格图像U中的一个像素点p_u的灰度值为v，遍历T∈[0,255]的所有整数作为阈值，统计U中的前景像素FP的数量n₁，背景像素BP的数量n₂；

(3a2)根据(3a1)计算如下参数：

前景像素占比

前景像素的平均灰度值

计算背景像素占比

计算背景像素的平均灰度值

计算前景背景像素的类间方差g＝w₁·w₂·(u₁-u₂)²；

(3a3)选择使g取得最大值的T作为阈值。

5.根据权利要求1所述的基于网格模板的结构光动态场景深度获取方法，其中步骤(4)所述的根据变形网格图像U中横竖线的连接关系，得到这些交点I的拓扑坐标(c,r)，按如下步骤进行：

(4a)遍历变形网格图像U中的每一条竖线V，假设V上的交点I的数量为N，根据每一个交点I的图像纵坐标y_i，按照从小到大的顺序，给交点I赋予初始行编号r₀，r₀为从1到N的正整数；

(4b)将变形网格图像U中的网格G分割成若干个子网格SG的集合{SG}；

(4c)在每一个子网格SG中，执行编号校正操作，得到校正行编号r_c；

(4d)对于子网格集合{SG}中的子网格SG之间执行编号对齐操作，得到所有交点的行编号r；

(4e)旋转变形网格图像U，重复步骤(4a)-(4d)，得到所有交点的列编号c。