[发明专利]基于双目架构的深度信息获取方法

说明书

技术领域：

本发明涉及一种立体视觉的领域，具体涉及基于双目架构的深度信息获取方法。

背景技术

目前的深度相机主要包括飞秒、结构光与立体视觉三种架构。相比于前两种架构，立体视觉精度低，准确性也较差，但其具有结构简单，价格低廉，受环境干扰小的优点，适用于一些要求不高的场合。

立体视觉是基于视差原理，通过立体匹配得到深度信息。双目立体视觉如下图所示，其中基线距B=两摄像机的投影中心连线的距离；相机焦距为f。

设两摄像机在同一时刻观看空间物体的同一特征点                                                ，分别在“左眼”和“右眼”上获取了点P的图像，它们的图像坐标分别为，。

现两摄像机的图像在同一个平面上，则特征点P的图像坐标Y坐标相同，即，则由三角几何关系得到：

                (1-1)

则视差为：。由此可计算出特征点P在相机坐标系下的三维坐标为：

  (1-2)

因此，左相机像面上的任意一点只要能在右相机像面上找到对应的匹配点，就可以确定出该点的三维坐标。这种方法是完全的点对点运算，像面上所有点只要存在相应的匹配点，就可以参与上述运算，从而获取其对应的三维坐标。

双目立体视觉实用化的问题如下：

1.    左右通道的同步问题。在实时状态下需要保证左右通道采样时间能保持一致，避免由于运动造成的左右图像不一致导致匹配错误；

2.    左右通道的亮度一致问题。因相机总是存在个体差异，无法做到两通道亮度一致；

3.    实时问题。处理速度应达到至少10-15FPS（帧/秒）以上，才能使图像成为视频；

4.    深度信息可靠性。由立体匹配得到的深度信息存在一定的错误率，特别是目标边缘，平坦区域等；

5.    小型化。作为实用型相机，其结构应小型化以便于安装架设。

发明内容

为了克服上述缺陷，本发明的目的是提出一种基于双目架构的深度信息获取方法，其实时获得场景中的深度信息供后续处理。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种基于双目架构的深度信息获取方法，

1.       利用相机芯片的帧同步输入输出接口，由左通道输出采样信号至右通道从而达到左右通道帧同步；

2.       采用Census变换结果作为特征，避开了左右通道亮度一致问题；

3.       合理的算法安排使其在嵌入式平台上达到实时；

4.       算法给出深度信息可靠性，为后续处理提供了更丰富的信息；

采用嵌入式平台使相机结构小巧便于安装。

本发明包括电路是：两个独立的CMOS图像传感器、有源晶振时钟源、红外补光灯及其控制电路、DC/DC电源转换电路。各部分电路的连接关系如下：有源晶振时钟源为两个独立的CMOS图像传感器提供运行时钟，两个独立的CMOS图像传感器中的一个传感器为另一个提供场同步信号，红外补光灯控制电路中的光敏传感器感受环境光照度，自动控制红外补光灯的亮和灭，为CMOS图像传感器提供足够的光源，DC/DC电源转换电路为各个电路提供工作电源。

采用嵌入式系统（DSP）实现了相机小型化。

本发明与现有产品相比，具有如下优点：

1.       帧同步保证了每帧图像对的正确处理；

2.       避免了亮度一致问题，提高了深度信息的准确性；

3.       实时平台满足了视频处理的需求；

4.       可靠性进一步提高了深度信息的可利用性；

嵌入式系统保证了平台使用的灵活性。

附图说明

图1为本发明的原理示意图；

图2为电路原理图。

 

具体实施方式

下面结合附图进一步说明：

如图1所示，一种基于双目架构的深度信息获取方法，

1         通过左通道传输给右通道的同步信号保证左右通道帧同步；

2         利用Census变换避免了亮度一致问题；