一种三维场景信息获取方法和装置制造方法及图纸

本发明专利技术提出了一种三维场景信息获取方法和装置，通过对无纹理、重复纹理区域添加非重复纹理的方式，使其特征向量有效且不重复，从而达到提高匹配准确率的目的。解决了面对无纹理区域以及重复纹理区域，匹配不准确的问题。可以在不增加算法复杂度的前提下，充分提高无纹理区域以及重复纹理区域的匹配正确率，可以有效解决无纹理或重复纹理区域匹配错误的问题。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及三维视觉处理技术，尤其涉及一种三维场景信息获取方法和装置。
技术介绍
双目立体视觉技术的基本原理是从两个或多个视点观 察同一景物，以获取物体在不同视角下的图像，通过三角测量原理计算图像像素间的位置偏差(即视差)来获得三维信息。一个完整的立体视觉系统包括图像获取、摄像机标定、特征提取、立体匹配、三维信息恢复及后继处理等。其中，特征提取和立体匹配是立体视觉中的关键技术，也是难点，其结果的好坏严重影响后继三维信息恢复的精度。立体匹配是寻找同一空间景物在不同视点下投影图像中像素间的一一对应关系。与普通的图像模板匹配不同，立体匹配是在两幅或多幅存在视点差异、几何和灰度畸变以及噪声干扰的图像对之间进行的，不存在任何标准模板。当空间三维场景被投影为二维图像时，受场景中诸多因素，如光照条件、景物几何形状和物理特性、噪声干扰和畸变及摄像机特性等的影响，同一景物在不同视点下的图像会有很大不同，要准确地对包含了如此多不利因素的图像进行无歧义的匹配，是颇为困难的。根据匹配基元的不同，立体视觉匹配算法通常分为三大类基于区域匹配，基于特征匹配和基于相位匹配。这三类算法因匹配基元的不同，判断对应点匹配的理论依据也有所不同，但他们之间还是存在有一些共有的约束条件。这些约束条件包括Marr提出的最基本的物理约束唯一性约束、相容性约束和连续性约束，以及在三个基本约束的基础上引申出的一些特定的匹配控制约束。这些匹配约束的运用不仅可以提高匹配的准确性，而且还可以降低匹配的工作量，提高匹配速度，从而使得立体视觉测量系统符合实际应用。双目立体视觉技术在特征提取以及图像匹配阶段，现有技术中，可以归纳为根据一定范围内的颜色信息或者梯度信息作为该点的特征向量，在左右两个视角中寻找特征向量相似的点，作为匹配点。但在现有技术中，有两种情况是从技术角度无法解决的1、无纹理区域(颜色没有差异的区域，如白墙)该区域内颜色均匀、无梯度信息，所以无法提取出有效的特征向量进行匹配；2、重复纹理区域(颜色重复变化的区域，如针织品的重复印花)该区域内可以提取出有效的特征向量，但是由于其重复性，存在多点具有相同的特征向量，在匹配阶段，由于特征向量相同，而造成匹配错误。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术所要解决的技术问题是提供一种三维场景信息获取方法和装置。为了对披露的实施例的一些方面有一个基本的理解，下面给出了简单的概括。该概括部分不是泛泛评述，也不是要确定关键/重要组成元素或描绘这些实施例的保护范围。其唯一目的是用简单的形式呈现一些概念，以此作为后面的详细说明的序言。本专利技术的一方面是提供一种三维场景信息获取方法，通过双目立体视觉技术采集场景图像，包括 在三维场景内添加非重复纹理； 采集包括所述非重复纹理在内的三维场景图像，对待定特征点周围图像进行像素特征提取； 匹配左右两幅图像的待定特征点，确定特征点，获得该特征点的三维信息。在一种可选的实施方式中，所述在三维场景内添加非重复纹理是投影阴影、添加激光、或者添加红外光的非重复纹理。 在一种可选的实施方式中，所述像素特征提取是对左右两幅图像分别通过像素亮度和/或梯度信息提取图像特征。在一种可选的实施方式中，所述匹配左右两幅图像的待定特征点是根据特征提取的图像特征，对一幅图像中的任一待定特征点，在另一幅图像中找到其对应点，形成匹配映身寸关系。本专利技术的而另一方面是提供一种三维场景信息获取单元，包括 投影单元在三维场景内添加非重复纹理； 采集单元采集包括所述非重复纹理在内的三维场景图像，对待定特征点周围图像进行像素特征提取； 分析单元匹配左右两幅图像的待定特征点，确定特征点，获得该特征点的三维信息。在一种可选的实施方式中，所述投影单元是投影阴影、添加激光、或者添加红外光的非重复纹理。在一种可选的实施方式中，所述采集单元是对左右两幅图像分别通过像素亮度和/或梯度信息提取图像特征。在一种可选的实施方式中，所述分析单元根据采集单元提取的图像特征，对一幅图像中的任一待定特征点，在另一幅图像中找到其对应点，形成匹配映射关系。为了上述以及相关的目的，一个或多个实施例包括后面将详细说明并在权利要求中特别指出的特征。下面的说明以及附图详细说明某些示例性方面，并且其指示的仅仅是各个实施例的原则可以利用的各种方式中的一些方式。其它的益处和新颖性特征将随着下面的详细说明结合附图考虑而变得明显，所公开的实施例是要包括所有这些方面以及它们的等同。本专利技术通过对无纹理、重复纹理区域添加非重复纹理的方式，使其特征向量有效且不重复，从而达到提高匹配准确率的目的。可以通过投影机、激光、或者红外等任何方式对场景添加任意非重复纹理。本专利技术解决了面对无纹理区域以及重复纹理区域，匹配不准确的问题。可以在不增加算法复杂度的前提下，充分提高无纹理区域以及重复纹理区域的匹配正确率，可以有效解决无纹理或重复纹理区域匹配错误的问题。说明书附图 图I是传统双目摄像头拍摄的立体图像； 图2是传统双目摄像头拍摄的立体图像；图3是传统双目立体视觉无纹理图像示 意 图4是本专利技术双目立体视觉图像示意 图6是本专利技术中非重复纹理示意 图6是本专利技术与传统方式流程对比 图7是本专利技术双目视觉采集效果 图8是本专利技术装置示意图。具体实施例方式以下描述和附图充分地示出本专利技术的具体实施方案，以使本领域的技术人员能够实践它们。其他实施方案可以包括结构的、逻辑的、电气的、过程的以及其他的改变。实施例仅代表可能的变化。除非明确要求，否则单独的组件和功能是可选的，并且操作的顺序可以变化。一些实施方案的部分和特征可以被包括在或替换其他实施方案的部分和特征。本专利技术的实施方案的范围包括权利要求书的整个范围，以及权利要求书的所有可获得的等同物。在本文中，本专利技术的这些实施方案可以被单独地或总地用术语“专利技术”来表示，这仅仅是为了方便，并且如果事实上公开了超过一个的专利技术，不是要自动地限制该应用的范围为任何单个专利技术或专利技术构思。图I中选框区域即为无纹理区域。从图I中可以看出A点和B点周边颜色近似，且周边没有明显的颜色变化，因此通过颜色和梯度提取的特征向量，无法区分A点和B点，从而左图中的A点和B点无法正确对应到右图中的Al点和BI点。图2中选框区域为重复纹理区域。从图2中可以看出A点和B点周边颜色近似，有明显的颜色变化，但是变化的幅度和方向相同。因此通过颜色和梯度提取的特征向量，无法区分A点和B点，从而左图中的A点和B点无法正确对应到右图中的Al点和BI点。图3是传统双目立体视觉无纹理图像示意图，其表示无纹理区域的对比，由于周边没有明显的颜色变化，因此通过现有的手段，即颜色和梯度提取的特征向量，无法区分开Al点和BI点，在单幅图像中都无法区分开任意亮点；从而当两幅图进行匹配时，也就无法时Al对应到A2、BI对应到B2。在本专利技术一种可选的实施方式中，我们可以通过投影或者其他方式，给场景添加任意非重复纹理，再经过双目摄像头拍摄，可以得到立体图像，如图4所示，表示的即是在图3的基础上，添加非重复纹理后的示意图；非重复纹理的添加，其目的主要在于使特征点周围的像素信息变得不同；从图4中可以看出，通过添加纹理，Al点、BI点、A2点、B2点周边区域梯度变化不同，且变化的方向不同，如图中虚线所示。Al点和A本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种三维场景信息获取方法，通过双目立体视觉技术采集场景图像，其特征在于，包括：在三维场景内添加非重复纹理；采集包括所述非重复纹理在内的三维场景图像，对待定特征点周围图像进行像素特征提取；匹配左右两幅图像的待定特征点，确定特征点，获得该特征点的三维信息。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：程懿远，王嘉，鲍东山，
申请(专利权)人：北京新岸线移动多媒体技术有限公司，
类型：发明
国别省市：