深度相机相对位姿及场景平面高度计算方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种深度相机相对位姿及场景平面高度计算方法及装置。该方法通过对场景深度图像数据中包含的坐标信息进行转换，并对转换后的坐标信息进行统计及分类计算，可以得到深度相机的俯视角度，进一步的，利用该角度可以计算场景中的场景平面高度信息。该装置与深度相机连接，包括电源模块以及根据前述计算方法处理所用到数据的信息处理模块。通过本发明专利技术提供的方法和装置，可以准确、全自动的计算出深度相机相对位姿及场景平面的高度，可以为深度相机的运用提供优秀的支持。

【技术实现步骤摘要】
深度相机相对位姿及场景平面高度计算方法及装置
本专利技术涉及深度图像数据处理领域，具体涉及一种深度相机相对位姿及场景平面高度的计算方法及装置。
技术介绍
检测场景平面是计算机视觉中的常见任务。场景平面检测具有许多实际用途，其范围涉及到机器人、自动驾驶、个人娱乐及视频监控等领域。传统的基于图像的地面检测方法大多数根据地面的先验颜色信息、颜色信息的一致性以及强烈的边缘来进行地面的检测，比如利用公路的深色路面以及路边的白色标线信息等。其工作方式只能够适用于一些比较简单的场景，对于复杂的环境不具有可靠的性能。由于能够直接获取在一般透视成像变换中丢失的深度信息，深度相机在场景平面检测应用上相比于普通可见光相机有着更加明显的技术优势。这些深度相机包括但不限于基于双目视觉法，飞行时间法以及结构光编码法三种制式的深度相机。但是在实际应用中，很多时候深度相机是通过斜下视的方式对场景进行观测的，具有一个俯视角度；或者深度相机的位姿会受到系统的影响而发生变化，因而无法随时估计深度相机相对于地面的高度、姿态以及场景中其他场景平面相对于地面的高度。
技术实现思路
本专利技术的目的是，提供一种深度相机相对位姿及场景平面高度计算方法及装置，通过该计算方法可以准确、全自动的计算出深度相机相对位姿及场景平面的高度。在一个实施例中，提供了一种深度相机相对位姿及场景平面高度计算方法，用于处理深度图像数据，包括以下步骤：计算深度相机输出的深度图像数据中点云数据的坐标A(x，y，z)绕深度相机横轴X旋转多个角度θr后的坐标B(x1，y1，z1)；统计同一旋转角度θr下点云数据的坐标值数据，按y1值的大小进行分类，并划定范围单位H，统计落在每一范围单位H内的点占点云数据的比例，将最大的比例值Q列出；对比全部旋转角度θr的比例值Q，将最大比例值Qmax所对应的旋转角度θc列出。作为优选方案，计算得出的旋转角度θc可以用于计算地面与深度相机的垂直距离D，包括以下步骤：将按旋转角度θc旋转后的点云数据按y1值的大小及范围单位H进行排序；根据范围单位H、比例值Q所落入的范围在大小排序中的位置值K以及点云数据所具有的最大或最小y1值来计算地面与深度相机的垂直距离D。作为优选方案，当y1值的排序为从大到小时，计算地面与深度相机的垂直距离D的公式为：D＝H×K-y1max，其中y1max为按旋转角度θc旋转后的点云数据中所具有的最大y1值；当y1值从小到大排序时，计算地面与深度相机的垂直距离D的公式为：D＝-y1min-H×K，y1min为按旋转角度θc旋转后的点云数据中所具有的最小y1值。作为优选方案，旋转角度θr的取值范围为0°至80°，并且旋转角度θr以精度单位Δ1来取值，精度单位Δ1的取值范围为0.1°至10°，范围单位H的取值范围为1mm至500mm。作为优选方案，得到旋转角度θc后，还包括以下旋转角度θc的精调步骤：设定旋转角度θr1的范围为旋转角度θc±P，并以精度单位Δ2来旋转计算所述点云数据的坐标值，优选的，精度单位Δ2小于旋转角度θr的精度单位；以范围单位H1来计算最大的比例值Q1，优选的，范围单位H1小于范围单位H；利用比例值Q1计算所对应的旋转角度θc1；将旋转角度θc1赋值给旋转角度θc。作为优选方案，P值的取值范围为1°至20°。作为优选方案，该方法还包括以下步骤：列出第一大比例值Q及场景中所述场景平面面积的大小关系所对应的比例值Qp；将旋转角度θr的比例值Q与比例值Qp相加得到F值，对比全部旋转角度θr的所述F值，将最大值Fmax所对应的旋转角度θc列出。作为优选方案，计算步骤还包括：将按所述旋转角度θc旋转后的点云数据按y1值的大小及范围单位H进行排序；根据范围单位H、比例值Q所落入的范围在大小排序中的位置值K、比例值Qp所落入的范围在大小排序中的位置值Kp以及点云数据所具有的最大或最小y1值来计算地面与深度相机的垂直距离D、场景平面与深度相机的垂直距离D2及场景平面高度Dp。作为优选方案，当排序为y1值从大到小排序时，计算地面与深度相机的垂直距离D的公式为：D＝H×K-y1max，计算场景平面与深度相机的垂直距离D2的公式为：D2＝H×Kp-y1max，计算场景平面高度Dp的公式为：Dp＝H×K-H×Kp，y1max为按旋转角度θc旋转后的点云数据中所具有的最大y1值；；当y1值从小到大排序时，计算地面与深度相机的垂直距离D的公式为：D＝-y1min-H×K，计算场景平面与深度相机的垂直距离D2的公式为：D2＝-y1min-H×Kp，计算场景平面高度Dp的公式为：Dp＝H×Kp-H×K，y1min为按旋转角度θc旋转后的点云数据中所具有的最小y1值。作为优选方案，旋转角度θc的计算方法还可以是，对比全部旋转角度θr的比例值Qp，将最大比例值Q2max所对应的旋转角度θc列出。作为优选方案，比例值Qp的统计范围在E‐M至E+M的范围之外，其中所述E值为比例值Q落入的范围值。作为优选方案，M值的取值范围为200mm至1200mm。在一个实施例中，提供了一种深度相机相对位姿及场景平面高度计算装置，包括：电源模块，用于为计算装置供电；信息处理模块，用于根据深度图像数据计算深度相机的相对位姿及场景平面高度。信息处理模块包括：存储单元，用于储存旋转角度θr的范围；计算处理单元，用于根据所述存储单元储存的信息对所述深度相机输出的所述深度图像数据做处理。计算处理单元的计算步骤包括：计算深度相机输出的深度图像数据中点云数据的坐标A(x，y，z)绕所述深度相机横轴X旋转多个角度θr后的坐标B(x1，y1，z1)；统计同一旋转角度θr点云数据的坐标值数据，按y1值的大小进行分类，并统计落在每一范围单位H内的点占点云数据的比例，将最大的比例值Q列出；对比全部旋转角度θr的比例值Q，将最大比例值Qmax所对应的旋转角度θc列出。作为优选方案，计算处理单元还用于运行以下计算步骤，包括：将按旋转角度θc旋转后的点云数据按y1值的大小及范围单位H进行排序；根据范围单位H、比例值Q所落入的范围在大小排序中的位置值K、比例值Qp所落入的范围在大小排序中的位置值Kp以及点云数据所具有的最大或最小y1值来计算地面与深度相机的垂直距离D、场景平面与深度相机的垂直距离D2及场景平面高度Dp。作为优选方案，存储单元用于储存旋转角度θr的范围及精度单位Δ1，旋转角度θr的范围为0°至80°，精度单位Δ1的取值范围为0.1°至10°，范围单位H的取值范围为1mm至500mm。本专利技术的有益效果在于，通过提供的深度相机相对位姿及场景平面高度计算方法及装置，可以仅依据深度相机输出的深度图像数据来自动计算出深度相机的俯视角度以及高度，并且还可以计算场景中某些场景平面的高度，为深度相机的后期应用提供了良好的支持。附图说明图1是本专利技术计算方法的一实施例应用场景图；图2是本专利技术计算方法一实施例的深度图像数据统计图；图3是本专利技术计算方法一实施例流程图；图4是本专利技术计算方法一实施例精调旋转角度θc的流程图；图5是本专利技术计算方法计算地面与深度相机的垂直距离D的一实施例流程图；图6是本专利技术计算方法运用于教室场景下一实施例的一深度图像数据统计图；图7是本专利技术计算方法运用于教室场景下一实施例流程图本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种深度相机相对位姿及场景平面高度计算方法，用于处理深度图像数据，其特征在于，包括以下步骤：计算深度相机输出的深度图像数据中点云数据的坐标A(x，y，z)绕深度相机横轴X旋转多个角度θr后的坐标B(x1，y1，z1)；统计同一所述旋转角度θr下点云数据的坐标值数据，按y1值的大小进行分类，并划定范围单位H，统计落在每一所述范围单位H内的点占所述点云数据的比例，将最大的比例值Q列出；对比全部所述旋转角度θr的所述比例值Q，将最大比例值Qmax所对应的旋转角度θc列出。

【技术特征摘要】
1.一种深度相机相对位姿及场景平面高度计算方法，用于处理深度图像数据，其特征在于，包括以下步骤：计算深度相机输出的深度图像数据中点云数据的坐标A(x，y，z)绕深度相机横轴X旋转多个角度θr后的坐标B(x1，y1，z1)；统计同一所述旋转角度θr下点云数据的坐标值数据，按y1值的大小进行分类，并划定范围单位H，统计落在每一所述范围单位H内的点占所述点云数据的比例，将最大的比例值Q列出；对比全部所述旋转角度θr的所述比例值Q，将最大比例值Qmax所对应的旋转角度θc列出。2.如权利要求1所述的深度相机相对位姿及场景平面高度计算方法，其特征在于，还包括以下步骤：将按所述旋转角度θc旋转后的点云数据按y1值的大小及所述范围单位H进行排序；根据所述范围单位H、所述比例值Q所落入的范围在大小排序中的位置值K以及所述点云数据所具有的最大或最小y1值来计算地面与深度相机的垂直距离D。3.如权利要求2所述的深度相机相对位姿及场景平面高度计算方法，其特征在于，当所述排序为y1值从大到小排序时，计算所述地面与深度相机的垂直距离D的公式为：D＝H×K-y1max，所述y1max为按所述旋转角度θc旋转后的点云数据中所具有的最大y1值；当y1值从小到大排序时，计算所述地面与深度相机的垂直距离D的公式为：D＝-y1min-H×K，所述y1min为按所述旋转角度θc旋转后的点云数据中所具有的最小y1值。4.如权利要求1、2或3任一项所述的深度相机相对位姿及场景平面高度计算方法，其特征在于，所述旋转角度θr的取值范围为0°至80°，所述旋转角度θr以精度单位Δ1来取值，所述精度单位Δ1的取值范围为0.1°至10°，所述范围单位H的取值范围为1mm至500mm。5.如权利要求1、2或3任一项所述的深度相机相对位姿及场景平面高度计算方法，其特征在于，还包括以下步骤：设定旋转角度θr1的范围为所述旋转角度θc±P，并以精度单位Δ2来旋转计算所述点云数据的坐标值，所述精度单位Δ2小于所述旋转角度θr的精度单位；以范围单位H1来计算最大的比例值Q1，所述范围单位H1小于所述范围单位H；利用所述比例值Q1计算所对应的旋转角度θc1；将所述旋转角度θc1赋值给所述旋转角度θc。6.如权利要求5所述的深度相机相对位姿及场景平面高度计算方法，其特征在于，所述P值的取值范围为1°至20°。7.如权利要求1所述的深度相机相对位姿及场景平面高度计算方法，其特征在于，还包括以下步骤：列出所述第一大比例值Q及场景中所述场景平面面积的大小关系所对应的比例值Qp；将所述旋转角度θr的所述比例值Q与所述比例值Qp相加得到F值，对比全部所述旋转角度θr的所述F值，将最大值Fmax所对应的旋转角度θc列出。8.如权利要求7所述的深度相机相对位姿及场景平面高度计算方法，其特征在于，还包括以下步骤：将按所述旋转角度θc旋转后的点云数据按y1值的大小及所述范围单位H进行排序；根据所述范围单位H、所述比例值Q所落入的范围在大小排序中的位置值K、所述比例值Qp所落入的范围在大小排序中的位置值Kp以及所述点云数据所具有的最大或最小y1值来计算地面与深度相机的垂直距离D、所述场景平面与深度相机的垂直距离D2及所述场景平面高度Dp。9.如权利要求8所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑江红，霍澄平，
申请(专利权)人：深圳市鸿合创新信息技术有限责任公司，
类型：发明
国别省市：广东,44