一种深度信息采集方法及系统技术方案

本发明专利技术公开一种深度信息采集方法，包括对深度关系进行标定；垂直于待测物体方向发射第一激光图案，第一激光图案经待测物体表面反射形成第二激光图案；在垂直于待测物体方向接收第二激光图案；计算第二激光图案中采样点位置的像素密度值；根据标定的深度关系，确定像素密度值对应采样点的深度值。本发明专利技术还公开一种深度信息采集系统。本发明专利技术的方法和系统具有计算速度快、复杂度低、采集效率高、精度合适、系统结构简单、成本低等优点，深度图像分辨率可基于采样点的设计进行调整，适用于不同尺寸和不同精度要求的待测物体的深度信息采集。

【技术实现步骤摘要】
一种深度信息采集方法及系统
本专利技术涉及电子
更具体地，涉及一种深度信息采集方法及系统。
技术介绍
在电子
中，深度信息是指图像采集设备中摄像头模组的镜头(Lens)与拍摄物体之间垂直距离的相关信息。近年来，随着虚拟现实(VirtualReality，简称VR)和增强现实(AugmentedReality，简称AR)技术的发展，深度信息的应用也越来越广泛。目前，一般基于深度相机进行深度信息的采集，如在通过深度相机获取相机视野内的目标物体表面每个采样点的深度信息后，将采样点的集合构成目标物体的深度点云图，完成深度信息的采集。主流的深度相机技术一般包括飞行时间(TimeOfFlight，以下简称TOF)技术和三维视觉技术。TOF技术是通过计算光的飞行时间来计算视野内目标的深度信息，具体地是通过给目标连续发送光脉冲，然后用传感器接收从物体返回的光，通过探测光脉冲的飞行(往返)时间来得到目标物距离。TOF测距方法属于双向测距技术，它主要利用信号在两个异步收发机(Transceiver)(或被反射面)之间往返的飞行时间来测量节点间的距离，在信号电平比较好调制或在非视距视线环境下，基于RSSI(ReceivedSignalStrengthIndication，接收的信号强度指示)测距方法估算的结果比较理想；在视距视线环境下，基于TOF距离估算方法能够弥补基于RSSI距离估算方法的不足。同时，TOF测距方法有两个关键的约束：一是发送设备和接收设备必须始终同步；二是接收设备提供信号的传输时间的长短。三维视觉技术主要包括双目立体视觉和结构光三维视觉，还有其他的三维视觉技术，如由明暗恢复性状、由纹理恢复性状、激光测距、莫尔阴影与散焦测距。按照景物的照明条件，三维视觉技术可分为被动和主动两大类：双目立体视觉是被动方式，景物的照明是由物体周围的光照条件来提供。双目立体视觉是通过模拟人的双目成像原理，基于左右摄像头的偏差，计算成像物体的深度信息。结构光三维视觉则是主动方式，使用一个专门的光源装置来提供目标物体周围的照明。结构光三维视觉是基于光学三角法测量原理，光学投射将一定模式的结构光投射于物体表面，在表面上形成由被测物体表面形状所调制的光条三维图像，该三维图像由处于另一位置的摄像机探测，从而获得光条二维畸变图像。光条的畸变程度取决于光学投射期与摄像机之间的相对位置和物体表面的轮廓(高度)。由于现有的深度相机技术算法复杂，随着被测物体的增大和测量信息的增多，处理时间越来越长，计算系统也变得越来越复杂性。因此，需要提供一种算法简单、计算速度快，可以实现高频率输出的深度信息采集方法及系统。
技术实现思路
为了克服上述问题，本专利技术的一个目的在于提供一种算法简单、计算速度快，可以实现高频率输出的深度信息采集方法。为达到上述目的，本专利技术采用下述技术方案：一种深度信息采集方法，包括S1：对深度关系进行标定；S2：垂直于待测物体方向发射第一激光图案，第一激光图案经待测物体表面反射形成第二激光图案；S3：在垂直于待测物体方向接收第二激光图案；S4：计算第二激光图案中采样点位置的像素密度值；S5：根据标定的深度关系，确定像素密度值对应采样点的深度值，该深度值为采样点的深度信息；其中，第一激光图案为等密度激光点图，发射第一激光图案的光程大于或小于接收第二激光图案的光程。优选地，该深度信息采集方法还包括：S6：获取多个采样点的深度信息，集合所有采样点的深度信息构成待测物体的深度点云图。优选地，对深度关系进行标定，具体包括：S11：垂直于一平面发射第一激光图案，第一激光图案经平面反射形成反射激光图案，垂直接收反射激光图案并计算其像素密度值；S12：记录平面的深度值，建立像素密度值与深度值的对应关系；S13：多次调整平面的深度位置并重复上述步骤，获得多组像素密度值与深度值的对应关系，完成深度关系的标定。进一步优选地，在多组像素密度值与深度值的对应关系中，确定采样点位置的像素密度值对应的深度值为采样点的深度信息。优选地，对深度关系进行标定，还包括：S14：根据多组像素密度值与深度值的对应关系进行曲线拟合，获得自变量为像素密度值、因变量为深度值的函数关系式。进一步优选地，令自变量为采样点位置的像素密度值，代入上述函数关系式，计算得到的深度值为采样点的深度信息。优选地，通过调整光路结构，使接收第二激光图案的光路避让发射第一激光图案的光路。优选地，计算反射激光图案中的像素密度值，包括：建立xy坐标系；获取反射激光图案中左上角点位置坐标(x1，y1)、右上角点位置坐标(x2，y2)、左下角点位置坐标(x3，y3)和右下角点位置坐标(x4，y4)；计算反射激光图案中的像素密度值D(L)：其中，其中D(L)为L深度平面的像素密度值，NH为反射激光图案中水平方向的点的数量，NV为反射激光图案中垂直方向的点的数量。优选地，计算第二激光图案中采样点位置的像素密度值，包括：建立xy坐标系；获取采样点位置坐标P(x，y)；获取采样点左侧点位置坐标(x-1，y)、右侧点位置坐标(x+1，y)、上侧点位置坐标(x，y+1)、下侧点位置坐标(x，y-1)、左上侧点位置坐标(x-1，y+1)、左下侧点位置坐标(x-1，y-1)、右上侧点位置坐标(x+1，y+1)和右下侧点位置坐标(x+1，y-1)；计算第二激光图案中采样点位置的像素密度值M(x,y)：其中，M(x,y)为点P(x，y)处的像素密度值，L(i,j)为点(i,j)到P(x，y)的像素距离。本专利技术的另一个目的在于提供一种应用上述方法的深度信息采集系统，该系统包括激光单元、摄像头单元、存储单元、光路调整单元和计算单元，其中激光单元，标定时垂直于一平面发射第一激光图案，第一激光图案经平面反射形成反射激光图案；测量时垂直于待测物体方向发射第一激光图案，第一激光图案经待测物体表面反射形成第二激光图案；摄像头单元，标定时垂直于平面方向接收反射激光图案并发送至计算单元；测量时垂直于待测物体方向接收第二激光图案并发送至计算单元；存储单元，用于存储深度信息采集系统标定的深度关系；光路调整单元，包括半透半反部件，用于透射激光单元发射的第一激光图案并反射第二激光图案至摄像头单元；计算单元，标定时计算反射激光图案的像素密度值，建立像素密度值与深度值的对应关系；测量时计算第二激光图案中采样点位置的像素密度值，对照标定的深度关系确定采样点位置的像素密度值对应的深度值为采样点的深度信息。本专利技术的有益效果如下：本专利技术的深度信息采集方法及系统，通过光路结构的设计，实现了同一角度对待测物的激光发射与图像采集过程，避免了元件之间的互相遮挡，解决了信息采集过程中的死角问题。同时，在上述结构的基础上，利用不同深度采集的图像具有不同像素密度值对系统深度关系进行标定，将测量过程中采集计算得到的像素密度值转化为已标定的深度值，从而实现了深度信息的采集。本专利技术的方法和系统具有计算速度快、复杂度低、采集效率高、精度合适、系统结构简单、成本低等优点，深度图像分辨率可基于采样点的设计进行调整，适用于不同尺寸和不同精度要求的待测物体的深度信息采集。附图说明下面结合附图对本专利技术的具体实施方式作进一步详细的说明。图1示出深度信息采集系统结构示意图。图2示出深度本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种深度信息采集方法，其特征在于，包括S1：对深度关系进行标定；S2：垂直于待测物体方向发射第一激光图案，所述第一激光图案经待测物体表面反射形成第二激光图案；S3：在垂直于待测物体方向接收所述第二激光图案；S4：计算所述第二激光图案中采样点位置的像素密度值；S5：根据标定的深度关系，确定所述像素密度值对应采样点的深度值，该深度值为所述采样点的深度信息；其中，所述第一激光图案为等密度激光点图，发射所述第一激光图案的光程大于或小于接收所述第二激光图案的光程。

【技术特征摘要】
1.一种深度信息采集方法，其特征在于，包括S1：对深度关系进行标定；S2：垂直于待测物体方向发射第一激光图案，所述第一激光图案经待测物体表面反射形成第二激光图案；S3：在垂直于待测物体方向接收所述第二激光图案；S4：计算所述第二激光图案中采样点位置的像素密度值；S5：根据标定的深度关系，确定所述像素密度值对应采样点的深度值，该深度值为所述采样点的深度信息；其中，所述第一激光图案为等密度激光点图，发射所述第一激光图案的光程大于或小于接收所述第二激光图案的光程。2.根据权利要求1所述的深度信息采集方法，其特征在于，还包括S6：获取多个采样点的深度信息，集合所有采样点的深度信息构成待测物体的深度点云图。3.根据权利要求1所述的深度信息采集方法，其特征在于，对深度关系进行标定，具体包括：S11：垂直于一平面发射第一激光图案，所述第一激光图案经所述平面反射形成反射激光图案，垂直接收所述反射激光图案并计算其像素密度值；S12：记录所述平面的深度值，建立所述像素密度值与所述深度值的对应关系；S13：多次调整所述平面的深度位置并重复上述步骤，获得多组像素密度值与深度值的对应关系，完成深度关系的标定。4.根据权利要求3所述的深度信息采集方法，其特征在于，在所述多组像素密度值与深度值的对应关系中，确定采样点位置的像素密度值对应的深度值为所述采样点的深度信息。5.根据权利要求3所述的深度信息采集方法，其特征在于，对深度关系进行标定，还包括：S14：根据所述多组像素密度值与深度值的对应关系进行曲线拟合，获得自变量为像素密度值、因变量为深度值的函数关系式。6.根据权利要求5所述的深度信息采集方法，其特征在于，令自变量为采样点位置的像素密度值，代入上述函数关系式，计算得到的深度值为所述采样点的深度信息。7.根据权利要求1所述的深度信息采集方法，其特征在于，通过调整光路结构，使接收所述第二激光图案的光路避让发射所述第一激光图案的光路。8.根据权利要求3所述的深度信息采集方法，其特征在于，计算反射激光图案中的像素密度值，包括：建立xy坐标系；获取反射激光图案中左上角点位置坐标(x1，y1)、右上角点位置坐标(x2，y2)、左下角点位置坐标(x3，y3)和右下角点位置坐标(x4，y4)；计算反射激光图案中的像素密度值D(L)：

【专利技术属性】
技术研发人员：宋林东，
申请(专利权)人：歌尔股份有限公司，
类型：发明
国别省市：山东,37