一种获取目标深度图像的方法与流程

本发明涉及3D技术领域，特别是涉及一种获取目标深度图像的方法。

背景技术：

随着3D技术的不断发展，对目标深度图像的获取越来越容易，传统的利用平面图像进行图像分析已逐步转变为利用深度图像进行图像分析。为了确保分析的准确性，对获取的目标深度图像的质量要求越来越高。

由于目标所处场景的差异性，如处于室内的目标和处于室外的目标存在较大的场景差异，而目前的3D传感器大多不适合多场景的应用，由于场景差异的原因导致所获得的深度图像存在误差。

技术实现要素：

本发明主要解决的技术问题是提供一种获取目标深度图像的方法，能够提高获取的深度图像的准确性。

为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种获取目标深度图像的方法，包括IR摄像机获取目标的灰度图像，根据所述灰度图像的信息计算获得所述灰度图像的亮度值；根据所述亮度值选择工作模式，若所述亮度值超过所述阈值，则选择第一工作模式；若所述亮度值小于所述阈值，则选择第二工作模式；根据选择的所述第一工作模式或者所述第二工作模式，采集所述目标的图像信息，并对所述图像信息进行处理，进而获得所述目标对应的深度图像。

其中，所述根据所述灰度图像的信息计算获得所述灰度图像的亮度值包括将所述灰度图像进行直方图处理，从所述直方图中获得所述灰度图像的亮度值。

当选择所述第一工作模式时，所述采集所述目标的图像信息，并对所述图像信息进行处理，进而获得所述目标对应的深度图像包括：通过两个摄像机同时对所述目标进行图像采集，分别获取所述目标对应的第一采集图像和第二采集图像，两个所述摄像机包括IR摄像机和RGB摄像机的组合或者两个所述RGB摄像机的组合；对所述第一采集图像和所述第二采集图像进行处理，进而获得所述目标对应的所述深度图像。

其中，通过两个摄像机同时对所述目标进行图像采集，分别获取所述目标对应的第一采集图像和第二采集图像，两个所述摄像机包括IR摄像机和RGB摄像机的组合或者两个所述RGB摄像机的组合的步骤之前包括：对所述IR摄像机和所述RGB摄像机，或者两个所述RGB摄像机的位置、夹角、焦距进行校准，以使所述第一采集图像和所述第二采集图像中对应于所述目标的相同位置的像素点在垂直方向坐标相同。

其中，所述对所述第一采集图像和所述第二采集图像进行处理，进而获得所述目标对应的所述深度图像包括：计算所述第一采集图像和所述第二采集图像中对应于所述目标的相同位置的所述像素点在水平方向的偏移量；根据所述偏移量，利用计算公式获得所述像素点的深度信息；根据所述第一采集图像或所述第二采集图像中所有像素点的深度信息获得所述目标对应的所述深度图像。

其中，所述计算公式为：Z＝f*t/δx，Z为所述像素点的所述深度信息；f为所述摄像机的焦距，所述IR摄像机或所述RGB摄像机的所述焦距在预先调整过程中调整为相同；t为两个所述摄像机中心的距离；δx为相同位置的所述像素点在水平方向的所述偏移量。

当选择所述第二工作模式时，所述采集所述目标的图像信息，并对所述图像信息进行处理，进而获得所述目标对应的深度图像包括：激光投影仪投影散斑至所述目标，所述IR摄像机采集散斑图像；将所述散斑图像与预先采集的参考散斑图像进行处理，进而获得所述目标对应的所述深度图像。

其中，所述激光投影仪投影散斑至所述目标，所述IR摄像机采集散斑图像之前包括：每间隔一段距离，选取一个参考平面；所述激光投影仪投影所述散斑至所述参考平面；所述IR摄像机采集所有所述参考平面上的参考散斑图；

其中，所述激光投影仪投影散斑至所述目标，所述IR摄像机采集散斑图像之前还包括：调整所述激光投影仪与所述IR摄像机的位置，以使所述激光投影仪与所述IR摄像机保持预定距离且处于同一水平面。

其中，所述将所述散斑图像与预先采集的参考散斑图像进行处理，进而获得所述目标对应的所述深度图像包括：根据所述散斑图像设置预设的红外散斑区域，所述红外散斑区域能遍历整个所述散斑图；根据所述红外散斑区域和所述参考散斑图搜寻各像素点对应的所述红外散斑区域的最近参考平面，并计算出所述各像素点所对应的所述红外散斑区域与最近的所述参考平面的偏离值；根据所述偏离值及最近的所述参考平面的深度值计算出各个像素点的深度信息；根据所有像素点的所述深度信息获得所述目标对应的所述深度图像。

本发明的有益效果是：区别于现有技术的情况，本发明能够根据IR摄像机获取的灰度图像的亮度值反应目标所处场景的亮度，进而选择合适的图像采集工作模式，进而提高获取目标的深度图像的准确性。

附图说明

图1是本发明获取目标深度图像的方法一实施方式的流程示意图；

图2是第一工作模式流程示意图；

图3是第二工作模式流程示意图；

图4是获取目标深度图像的装置一实施方式的结构示意图。

具体实施方式

请参阅图1，图1为本发明获取目标深度图像的方法一实施方式的流程示意图，包括：

S101：IR摄像机获取目标的灰度图像，根据灰度图像的信息计算获得灰度图像的亮度值；

具体地，将IR摄像机获得的的灰度图像进行直方图处理，直方图是图像中每一灰度等级与其出现频率之间的统计关系，从直方图可以获得整幅图像的亮度值，通过获得的亮度值来衡量目标所处的环境光亮度。在其他实施例中，还可以通过其他方式来衡量目标所处的环境，本发明对此不作限制。

S102：根据亮度值选择工作模式，若亮度值超过阈值，则选择第一工作模式；若亮度值小于阈值，则选择第二工作模式；

具体地，将灰度图像的亮度值与阈值比较，若亮度值超过阈值，则选择第一工作模式；若亮度值小于阈值，则选择第二工作模式。在其他实施例中，为了更加准确的获得目标的深度图像信息，还可增加另外一个或者多个阈值，在每一个亮度区间范围内，均有相应的工作模式。

S103：根据选择的第一工作模式或者第二工作模式，采集目标的图像信息，并对图像信息进行处理，进而获得目标对应的深度图像。

在一个应用场景中，请参阅图2，当工作模式为第一工作模式时，如当目标处于室外或室内强光环境下时，上述步骤S103具体为：

S201：对两个摄像机进行校准；

具体为，对IR摄像机和RGB摄像机进行校准，或者两个RGB摄像机进行校准；校准内容包括位置、夹角，以使第一采集图像和第二采集图像中对应于目标的相同位置的像素点在垂直方向坐标相同；

S202：通过两个摄像机同时对目标进行图像采集，分别获取目标对应的第一采集图像和第二采集图像；

具体为，通过IR摄像机和RGB摄像机同时对目标进行图像采集，或者通过两个RGB摄像机同时对目标进行图像采集，分别获取目标对应的第一采集图像和第二采集图像；

S203：对第一采集图像和第二采集图像进行处理，进而获得目标对应的深度图像；

具体为，计算第一采集图像和第二采集图像中对应于目标的相同位置的像素点在水平方向的偏移量；根据偏移量，利用计算公式获得像素点的深度信息；根据第一采集图像或第二采集图像中所有像素点的深度信息获得目标对应的深度图像。其中，上述计算公式为：Z＝f*t/δx，Z为像素点的深度信息；f为摄像机的焦距，IR摄像机或RGB摄像机的焦距在预先调整过程中调整为相同；t为两个摄像机中心的距离；δx为相同位置的像素点在水平方向的偏移量。

在其他实施例中，也可进一步对深度图像和RGB摄像机获取的彩色图像进行插值匹配，进而获得目标对应的三维彩色图像。

在另一个应用场景中，请参阅图3，当工作模式为第二工作模式时，如当目标处于室内或者室外光线不强的环境下时，上述步骤S103具体为：

S301：对激光投影仪和IR摄像机进行校准；

具体为，调整激光投影仪与IR摄像机的位置，以使激光投影仪与IR摄像机保持预定距离且处于同一水平面。在本实施例中，激光投影仪的作用是投影红外光至目标，以使IR摄像机获得目标的红外信息。其他实施例中，红外光源也可为其他，本发明对此不作限定。

S302：激光投影仪投影散斑至目标，IR摄像机采集散斑图像；

S303：将散斑图像与预先采集的参考散斑图像进行处理，进而获得目标对应的深度图像。

具体为，根据散斑图像设置预设的红外散斑区域，红外散斑区域能遍历整个散斑图；根据红外散斑区域和参考散斑图搜寻各像素点对应的红外散斑区域的最近参考平面，并计算出各像素点所对应的红外散斑区域与最近的参考平面的偏离值；根据偏离值及最近的参考平面的深度值计算出各个像素点的深度信息；根据所有像素点的深度信息获得目标对应的深度图像。

其中，上述参考散斑图像的获得方法为：每间隔一段距离，选取一个参考平面；激光投影仪投影散斑至参考平面；IR摄像机采集所有参考平面上的参考散斑图；参考平面可相对IR摄像机轴向运动。

请参阅图4，图4获取目标深度图像的装置一实施方式的结构示意图，包括图像采集模组401、激光投影仪402、处理器403、校准模组404、存储器405。

具体地，图像采集模组401用于采集目标的彩色信息和红外信息，在本实施例中图像采集模组101包括至少一个RGB摄像机和一个IR摄像机，在其他实施例中，摄像机的个数和种类可以为其他，本发明对此不作限制。

激光投影仪402用于向目标投射红外光，以使图像采集模组101采集得到目标的红外信息。在其他实施例中，也可为其他类型的红外光源。

处理器403用于控制图像采集模组401和激光投影仪402的工作方式，并将图像采集模组401采集到的彩色信息和红外信息进行处理，以得到目标的深度图像。

校准模组404用于在采集图像前预先校准激光投影仪402和图像采集模组401的距离。

存储器405用于存储激光投影仪402的参考散斑图像、图像采集模组401采集的目标的彩色信息和红外信息以及处理器403处理得到的目标的深度图像。

下面，将详细说明处理器403的工作流程。处理器403包括判断模块4031、控制模块4032、计算模块4033、获取模块4034。首先在激光投影仪402开启前，判断模块4031判断图像采集模组401中IR摄像机采集到的目标的原始图像的亮度值与阈值的大小，若亮度值低于阈值，则输出第一信号至控制模块4032，控制模块4032控制图像采集的方式为IR摄像机与激光投影仪402联用采集目标的红外信息；否则，输出第二信号至控制模块4032，控制模块4032控制图像采集的方式为两个RGB摄像机同时采集，或者一RGB相机与IR摄像机同时采集。待图像采集模组401采集图像完毕后，计算模块4033开始计算图像的所有像素点的深度信息，并将上述深度信息传递至获取模块4034；获取模块4034根据上述所有像素点的深度信息获得目标对应的深度图像，该深度图像即为最终输出的目标的深度图像。

综上所述，区别于现有技术的情况，本发明能够根据IR摄像机获取的灰度图像的亮度值反应目标所处场景的亮度，进而选择合适的图像采集工作模式，进而提高获取目标的深度图像的准确性。

以上所述仅为本发明的实施方式，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。