[发明专利]一种用于结构光编码的随机编码图案生成方法及设备

说明书

本发明公开了一种用于结构光编码的随机编码图案生成方法，所述方法利用随机概率分布图，在一定的分布规则下，逐个添加编码基元，生成满足窗口唯一性分布要求的随机编码图案；该随机编码图案可单独作为结构光编码图案或作为结构光编码图案的基础图元进行拼接扩充。本方法得到的结构光编码图案经投射装置按一定视场角投射，可对三维空间或目标物体进行空间编码和特征标定，用于深度识别。本发明还公开了一种用于结构光编码的随机编码图案生成设备。本发明方法或设备所生成的随机编码图案具有随机性高，且支持多种不同形状大小的编码基元，可解决单目、双目或多目结构光深度解码过程中的辨识问题。

技术领域

本发明涉及3D深度相机、计算视觉、深度感知、三维重建技术领域，具体涉及主动立体视觉中所投射的用于标记空间的一种结构光编码方法及设备，尤其是一种用于结构光编码的随机编码图案生成方法及设备。

背景技术

视觉是人类感知外在环境时最直接、也是最有效的途径。计算机视觉的研究便是希望计算机能够像人类视觉那样，能够感知环境中的很多状态，比如物体的颜色、形状以及表面的纹理信息，物体所处的环境位置和物体的运动情况等。但在计算机视觉的应用领域中，对于人和动物可以毫不费力的从一幅或多幅图像中分析出的信息，计算机视觉的算法却很容易出错。深度感知技术是获取场景中距离信息的一种技术，可以帮助计算机更好地感知周围的环境，在虚拟现实、三维重建、人机交互、工业自动化、机器人导航以及医学成像等领域有着至关重要的作用。比如，在消费电子领域，深度感知技术能够帮助电子产品识别人类的不同动作，从而可以做出相应的反应，带给用户更加方便、智能的全新体验，对于提高电子产品的交互能力与智能水平有着至关重要的作用。在工业领域，3D打印、生物医疗、机器人操控等领域对高精度、高分辨率的深度信息技术也有着迫切地应用要求。

根据深度感知设备中是否有主动光源可将深度感知技术分为主动式和被动式两类。主动式深度感知技术通过图像传感器捕捉投射器投射到空间物体上的图案，经分析处理后获取物体的空间位置信息，比如结构光编码方式、ToF飞行时间方式。主动式深度感知技术具有深度信息稳定可靠、受环境光影响小、匹配过程不受物体纹理信息的影响等特点。对基于结构光编码的深度感知方法，编码图案投射装置的开发是其核心内容之一，所设计的编码图案不仅影响深度解码计算的复杂度及深度信息的精度和空间分辨率，而且对解码过程中的抗噪声抗畸变能力、复杂场景的深度解码能力影响也很大。

发明内容

本发明提出的一种用于结构光编码的随机编码图案生成方法及设备，至少能解决上述部分问题，生成满足高性能复杂场景进行深度解码要求的随机编码图案，该随机编码图案会被投射装置投射到三维空间或目标物体上进行空间编码和特征标定，有利于深度识别。

一种用于结构光编码的随机编码图案生成方法，其中，所述方法包括下述步骤：

S100、确定随机编码图案的分辨率，获取相同分辨率大小的随机概率分布图；

S200、获取所述随机概率分布图中概率值最大的点的位置；

S300、将该位置作为编码基元的中心点位置，在随机编码图案和随机概率分布图中进行标记；

S400、根据编码基元的形状、大小，在随机概率分布图中标记出编码基元；

根据编码基元的分布规则，在所述随机概率分布图中标记出编码基元周围不能作为其它编码基元的点；

S500、判断随机概率分布图中的点是否被标记完；若未被标记完，执行步骤S300；

S600、从随机概率分布图的未标记点中，获取概率值最大的点的位置，返回步骤S300。

针对前述方法，其中，所述步骤S500中在判断随机概率分布图中的点被标记完时，执行下述步骤：

S700、判断结构光编码图案是否达到窗口唯一性分布的要求；所述结构光编码图案由随机编码图案构成；若未达到要求，执行步骤 S800；