结构光光斑图案生成方法和结构光光斑图案生成设备的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及图形处理技术，更具体地，本发明涉及一种结构光光斑图案生成方法和结构光光斑图案生成设备。
【背景技术】
[0002]实时深度相机能够确定与该相机的视野内的人类或其他对象相距的距离，并且基于改相机的帧速率来基本实时地更新该距离。这样的深度相机可以在运动捕捉系统中用于获取关于物理空间中的人体或其他主体的位置和移动的数据，并且可以将该数据用作到计算系统中的应用的输入。目前，基于深度相机技术，已经开发出诸如用于军事、娱乐、体育和医学目的多种应用。
[0003]目前市场上的深度相机产品主要基于3种原理:1.基于相机定标的双目相机的三维景物重建技术；2.基于飞行时间(TOF)的深度信息获取技术，其通过测量光脉冲之间的传输延迟时间来计算深度信息；3.基于结构光的深度信息获取技术，其基于光编码，投射已知的光(通常为红外光)模式到场景中，通过另外一个相应成像器所捕获到的该模式的变形，从而最终来确定深度信息。在以上三种不同原理的深度相机中，结构光测量技术由于其快速、便携、高精度和相对低成本的特性，在汽车、航空、模具、医疗等领域均得到了广泛的应用。在基于结构光的深度信息获取技术中，需要提供具有高度的随机性，而且会随着距离的不同而变换图案的光斑。有鉴于此，本发明旨在提供一种高效并且具有高随机性的结构光光斑图案生成方法和结构光光斑图案生成设备。
【发明内容】
[0004]根据本发明一个实施例，提供了一种结构光光斑图案生成方法，包括以下步骤:初始随机化步骤，选择要生成的光斑图案中的初始子区域，所述初始子区域为w个像素宽，h个像素高，W和h为大于I的自然数，将所述初始子区域中的各像素以由O和I组成的初始随机矩阵随机化，所述初始随机矩阵为wXh矩阵，O代表对应像素为暗像素，I代表对应像素为亮像素；移动随机化步骤，将所述初始子区域水平移动一个像素，获得移动子区域，并且将所述移动子区域中与所述初始子区域不重叠的h个像素以由O和I组成的IXh移动随机矢量随机化，所述I Xh移动随机矢量不同于所述初始随机矩阵中的w个列矢量；以及判断输出步骤，判断所述移动子区域是否处于所述光斑图案边缘，如果所述移动子区域没有处于所述光斑图案边缘，则返回所述移动随机化步骤，如果所述移动子区域处于所述光斑图案边缘，则输出所述光斑图案，其中，各所述移动子区域的随机化使得各所述移动子区域之间对应矢量的汉明距离之和最大。
[0005]此外，根据本发明一个实施例的结构光光斑图案生成方法，其中所述移动随机化步骤还包括:将所述初始子区域垂直移动一个像素，获得所述移动子区域，并且将所述移动子区域中与所述初始子区域不重叠的w个像素以由O和I组成的wX I移动随机矢量随机化，所述wX I移动随机矢量不同于所述初始随机矩阵中的h个行矢量。
[0006]根据本发明另一实施例，提供了一种结构光光斑图案生成方法，包括以下步骤:初始化步骤，生成初始光斑图案，所述初始光斑图案为W个像素宽，H个像素高，W和H为大于I的自然数，所述初始光斑图案中的所有像素为暗像素；随机矩阵生成步骤，生成WXH的随机实数矩阵；局部最大值提取步骤，提取所述随机实数矩阵中的mXn子区域中具有局部最大值的矩阵元；以及输出光斑图案生成步骤，将所述初始光斑图案的WXH像素矩阵中处于对应于具有所述局部最大值的矩阵元的像素置为亮像素，生成输出光斑图案，其中，所述输出光斑图案中任意子区域的之间对应矢量的汉明距离之和最大。
[0007]此外，根据本发明另一实施例的结构光光斑图案生成方法，还包括:整体优化步骤，在所述输出光斑图案生成步骤之后，将所述生成的输出光斑图案中亮像素移动到其领域位置之一，基于预定策略计算移动后输出光斑图案中每个wXh子区域与其他区域的汉明距离，并且选择具有最大的汉明距离之和的所述移动后输出光斑图案作为所述输出光斑图案。
[0008]此外，根据本发明另一实施例的结构光光斑图案生成方法，其中所述预定策略为模拟退火法。
[0009]根据本发明另一实施例，提供了一种结构光光斑图案生成设备，包括:初始随机化部件，配置为选择要生成的光斑图案中的初始子区域，所述初始子区域为w个像素宽，h个像素高，W和h为大于I的自然数，将所述初始子区域中的各像素以由O和I组成的初始随机矩阵随机化，所述初始随机矩阵为wXh矩阵，O代表对应像素为暗像素，I代表对应像素为亮像素；移动随机化部件，配置为将所述初始子区域水平移动一个像素，获得移动子区域，并且将所述移动子区域中与所述初始子区域不重叠的h个像素以由O和I组成的IXh移动随机矢量随机化，所述IXh移动随机矢量不同于所述初始随机矩阵中的W个列矢量；以及判断输出部件，配置为判断所述移动子区域是否处于所述光斑图案边缘，如果没有处于所述光斑图案边缘，则将所述光斑图案返回所述移动随机化部件，如果所述移动子区域处于所述光斑图案边缘，则输出所述光斑图案，其中，各所述移动子区域的随机化使得各所述移动子区域之间对应矢量的汉明距离之和最大。
[0010]此外，根据本发明另一实施例的结构光光斑图案生成设备，其中所述移动随机化部件还配置为:将所述初始子区域垂直移动一个像素，获得所述移动子区域，并且将所述移动子区域中与所述初始子区域不重叠的w个像素以由O和I组成的wX I移动随机矢量随机化，所述wX I移动随机矢量不同于所述初始随机矩阵中的h个行矢量。
[0011]根据本发明另一实施例，提供了一种结构光光斑图案生成设备，包括:初始化部件，配置为生成初始光斑图案，所述初始光斑图案为W个像素宽，H个像素高，W和H为大于I的自然数，所述初始光斑图案中的所有像素为暗像素；随机矩阵生成部件，配置为生成WXH的随机实数矩阵；局部最大值提取部件，配置为提取所述随机实数矩阵中的mXn子区域中具有局部最大值的矩阵元；以及输出光斑图案生成部件，配置为将所述初始光斑图案的WXH像素矩阵中处于对应于具有所述局部最大值的矩阵元的像素置为亮像素，生成输出光斑图案，其中，所述输出光斑图案中任意子区域的之间对应矢量的汉明距离之和最大。
[0012]此外，根据本发明另一实施例的结构光光斑图案生成设备，还包括:整体优化部件，配置为接收所述输出光斑图案生成部件生成的输出光斑图案，将所述生成的输出光斑图案中亮像素移动到其领域位置之一，基于预定策略计算移动后输出光斑图案中每个wXh子区域与其他区域的汉明距离，并且选择具有最大的汉明距离之和的所述移动后输出光斑图案作为所述输出光斑图案。
[0013]此外，根据本发明另一实施例的结构光光斑图案生成设备，其中所述预定策略为模拟退火法。
[0014]根据本发明实施例的结构光光斑图案生成方法和结构光光斑图案生成设备，提供了高效并且具有高随机性的结构光光斑图案。
[0015]要理解的是，前面的一般描述和下面的详细描述两者都是示例性的，并且意图在于提供要求保护的技术的进一步说明。
【附图说明】
[0016]图1是图示基于结构光的深度相机的工作原理的示意图；
[0017]图2是根据本发明第一实施例的结构光光斑图案生成方法的第一流程图；
[0018]图3是根据本发明第一实施例的结构光光斑图案生成方法的第二流程图；
[0019]图4是根据本发明第一实施例的结构光光斑图案生成设备的示意性框图；
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