基于深度图像利用遮挡信息确定下一最佳观测方位的方法

摘要

本发明公开了一种利用深度图像中的遮挡信息确定下一最佳观测方位的方法，属于计算机视觉领域，包括以下步骤：获取视觉目标的一幅深度图像及其遮挡边界和摄像机内外参数；根据已获得的深度图像中的遮挡边界信息确定出每个遮挡边界点对应的最大深度差相邻点；利用深度图像中的遮挡边界点及其对应的最大深度差相邻点的三维坐标以及摄像机的当前观测方位计算遮挡区域外接表面上各小平面对应的候选参考观测方向及观测中心点；基于投影降维思想确定遮挡区域外接表面最佳小平面集合并基于该最佳小平面集合的信息计算下一最佳观测方位。本发明无需预先获取视觉目标的先验知识及将摄像机的观测位置限定在固定表面上，适用于具有不同型面的视觉目标。

主权项

一种基于深度图像利用遮挡信息确定下一最佳观测方位的方法，其特征在于，该方法包含以下步骤：（1）获取深度图像及其遮挡边界和摄像机内外参数；（2）提取深度图像最大深度差相邻点：2a）计算深度图像中各像素点的最大深度差值，记录下该最大深度差值对应的邻域点的像素坐标，2b）结合拍摄深度图像时摄像机的内外参数信息，对深度图像进行反投影变换，重建深度图像中每个像素点的三维坐标，（3）利用深度图像中的遮挡边界点及其对应的最大深度差相邻点的三维坐标以及摄像机的当前观测方位计算遮挡区域外接表面上各小平面对应的候选参考观测方向及观测中心点；（4）基于投影降维思想确定遮挡区域外接表面最佳小平面集合并根据该最佳小平面集合的信息计算下一最佳观测方位：4a）计算每个候选参考观测方向所对应的遮挡边界点和最大深度差相邻点的欧氏距离，即每个小平面所对应的遮挡线段的长度，4b）计算每个候选参考观测方向在指定的坐标系xoy平面内的投影与该坐标系x轴正方向的夹角α，4c）根据已计算出的每个候选参考观测方向对应投影向量的夹角α，基于积分原理，计算由指定角度φ起始，固定角度γ范围内对应的遮挡区域外接表面面积S_φ，其中0°≤φ<360°；记录计算最大观测面积S_max及其对应的角度范围[φ_begin,φ_end]，其中φ_end=φ_begin+γ,S_max对应的φ值为φ_begin；对每个对应夹角值在[φ_begin,φ_end]范围内的候选参考观测方向计算其对应的权值ω_i，4d）根据上述计算出的信息，计算下一最佳观测方向及观测中心点，如果S_max小于遮挡区域外接表面面积阈值S_t,则进行步骤4d1）及4d2），如果S_max大于或等于遮挡区域外接表面面积阈值S_t，则进行步骤4d3）至4d6）：4d1）计算摄像机当前观测方向的反方向并将其作为下一最佳观测方向，4d2）计算当前观测方位下获取到的视觉目标三维坐标的中心点并将其作为下一最佳观测中心点，4d3）获得夹角α在[φ_i,φ_i+_γ]范围内的所有投影向量对应的候选参考观测方向，4d4）获取上述候选参考观测方向对应的观测中心点和权值ω_i，4d5）对获取的所有候选参考观测方向加权求和得到下一最佳观测方向，4d6）对获取的所有观测中心点加权求和得到下一最佳观测中心点，4e）依据计算出的下一最佳观测方向和观测中心点计算摄像机的观测位置；4f）输出计算出的下一最佳观测方位。