[发明专利]基于光学跟踪与单目视觉的标准深度图像生成方法

权利要求书

1.基于光学跟踪与单目视觉的标准深度图像生成方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一：构建测量装置，所述测量装置包括光学跟踪系统(1)、带有四个标记求的单目相机(2)以及标定板(4)，标定板(4)坐标系原点设为O_A，单目相机(2)的光心O_B设为相机坐标系原点，标记球(3)坐标系设为O_C，光学跟踪系统(1)坐标系设为O_D；

步骤二：计算得到步骤一中的测量装置中所有坐标系之间的转换关系；

步骤三：改变步骤一中单目相机(2)视点进行三角测量，并计算改变单目相机(2)视点前后每一个特征点的深度值，得到初始深度图像；

步骤四：对步骤三中获得的初始深度图像的弱纹理区域进行深度补全，获得补全后的标准深度图像。

2.根据权利要求1所述的基于光学跟踪与单目视觉的标准深度图像生成方法，其特征在于，步骤二中所述的计算得到所有坐标系之间的转换关系具体为：

将光学跟踪坐标系设置为世界坐标系，在时刻k，标记球(3)相对于世界坐标系的位姿为M_k，通过光学跟踪系统(1)直接获得；

相机坐标系相对于标定板(4)坐标系的位姿为N_k，通过相机标定直接获得；

将标记球(3)坐标系与相机坐标系之间的转换矩阵记为X，则有：

M_kX＝N_k (1)

同样的在k+1时刻有：

M_k+1X＝N_k+1 (2)

那么：

最终求解方程为：

MX＝XN (4)

其中：

拍摄十组图片组成线性方程组来求解得到X矩阵。

3.根据权利要求1或2所述的基于光学跟踪与单目视觉的标准深度图像生成方法，其特征在于，步骤三中所述的每一个特征点的深度值的计算过程为：

第一视点相机光心设为O_E，转换后的第二视点相机光心设为O_F；两个视点间坐标系的变换矩阵为T_EF，所述T_EF包括旋转矩阵R_EF和平移向量t_EF；

在第一视点拍摄图像I_E中存在特征点p_e，对应第二视点拍摄图像I_F中的特征点p_f；O_Ep_e与O_Fp_f交于一个相同的空间点P，按照极平面的定义，设特征点p_e与p_f的归一化坐标分别为x_e和x_f；则它们满足：

s_fx_f＝s_eR_EFx_e+t_EF (6)

其中：s_e为第一视点拍摄图像I_E中特征点p_e深度；

s_f为第二视点拍摄图像I_F中特征点p_f深度；

求解s_e，将公式(6)等式两端乘特征点归一化坐标的反对称矩阵变为如下形式：

将得到的s_e代入公式(6)求解s_f。