一种基于TOF相机数据的平面拟合方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN110223336A(43)申请公布日2019.09.10(21)申请号201910445779.0(22)申请日2019.05.27(71)申请人上海交通大学地址200240上海市闵行区东川路800号(72)发明人应忍冬陈琢刘佩林(74)专利代理机构上海汉声知识产权代理有限公司31236代理人胡晶(51)Int.Cl.G06T7/521(2017.01)权利要求书1页说明书5页附图3页(54)发明名称一种基于TOF相机数据的平面拟合方法(57)摘要本发明提供了一种基于TOF相机数据的平面拟合方法，包括以下步骤：S1：将TOF相机采集的深度图的数据转换成点云的数据，所述深度图的像素点与所述点云在映射过程保留对应编号；S2：计算所述深度图的全图各像素点对应的点云的主方向向量，并确定所要拟合的平面上的一个采样点及其对应的主方向向量；S3：从所述采样点出发通过迭代法逐步扩散，找到全部与所述采样点对应的主方向向量间关系满足预设条件的待拟合像素点，并将所述待拟合像素点每次迭代更新为新的采样点后继续迭代扩散；S4：连接所有符合预设要求的待拟合像素点拟合成为平面。该方法每个步骤在运算量上都进行了优化，能够在3D深度相机输出视频序列上实时完成。CN110223336ACN110223336A权利要求书1/1页1.一种基于TOF相机数据的平面拟合方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：将TOF相机采集的深度图的数据转换成点云的数据，所述深度图的像素点与所述点云在映射过程保留对应编号；S2：计算所述深度图的全图各像素点对应的点云的主方向向量，并确定所要拟合的平面上的一个采样点及其对应的主方向向量；S3：从所述采样点出发通过迭代法逐步扩散，找到全部与所述采样点对应的主方向向量间关系满足预设条件的待拟合像素点，并将所述待拟合像素点每次迭代更新为新的采样点后继续迭代扩散；S4：连接所有符合预设要求的待拟合像素点拟合成为平面。2.根据权利要求1所述的基于TOF相机数据的平面拟合方法，其特征在于，所述步骤S1具体为：借助所述TOF相机的相机内参，得到相机坐标系和世界坐标系的数学映射关系，并根据所述数学映射关系将所述深度图数据转换成点云数据，同时在一一映射过程中记录所述点云和像素点的对应编号。3.根据权利要求1所述的基于TOF相机数据的平面拟合方法，其特征在于，所述步骤S2具体为：对所述深度图中的每一个像素点取其邻域区域内的邻域像素点，通过求解方程的方法得到所述邻域像素点对应的点云的最佳近似主方向向量，作为该像素点的主方向向量；并手动确认所要拟合的平面上的所述采样点，同时记录所述采样点的主方向向量。4.根据权利要求3所述的基于TOF相机数据的平面拟合方法，其特征在于，所述步骤S3包括：S31：基于所述全图各像素点的主方向向量，提取所述采样点对应的邻域像素点的主方向向量，分别计算所述邻域各像素点的主方向向量与所述采样点的主方向向量的夹角；S32：提取所述夹角小于预定阈值的邻域像素点，将其再作为新的采样点，返回步骤S31，直到当前最新的采样点的邻域的其他像素点均不满足其对应的主方向向量与采样点的主方向向量的夹角小于预定阈值，则完成遍历目标拟合平面上的全部像素点，得到全部的待拟合像素点。5.根据权利要求3所述的基于TOF相机数据的平面拟合方法，其特征在于，所述步骤S4具体为：基于所述待拟合像素点，确定其中和所述采样点处在一个连通域的像素点，将满足条件的像素点作为拟合平面的像素点输出。2CN110223336A说明书1/5页一种基于TOF相机数据的平面拟合方法技术领域[0001]本发明涉及计算机图像处理技术领域，特别涉及一种基于TOF相机数据的平面拟合方法。背景技术[0002]平面拟合是3D重建和测量领域的重要组成部分。由于几何体的平面特征可以用于点云的配准，在后续建模中简化数据，因此平面拟合是散乱点云表面重建中最基本的步骤，大多数的表面重建算法的提出都是以平面拟合作为基础的。此外，对具有规则特征的平面进行拟合还可以用于测量三维几何物体的尺寸，通过3D计算机视觉识别并计算几何体的形状尺寸，作为工业控制的输入数据，是工业自动化和机器人控制的重要基础。[0003]传统的平面拟合算法基于地面激光扫描所获得的实物表面点云。通过激光扫描得到的点云信息数据量大、精度高，对平面拟合起到了一定程度的帮助作用。然而，激光扫描获取点云的方式设备复杂、采集效率低，一般应用于专业场景。在日常生活中，TOF相机由于其分辨率高、一次能够得到整个视野范围内每个像素的距离信息的特点，比激光扫描的方法更便捷、效率更高，更受到3D研究者们的青睐。随着3D-TOF相机大规模的植入手机，基于TOF相机的深度图像数据的平面拟合算法应