基于深度圖像三維曲面幾何特征的目標(biāo)識(shí)別方法和裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種基于深度圖像三維曲面幾何特征的目標(biāo)識(shí)別方法和裝置，所述方法通過(guò)獲取多個(gè)包含目標(biāo)物體的深度圖像在不同尺度變換因子下對(duì)應(yīng)的深度圖像中所有像素點(diǎn)的單位法向量；構(gòu)建每一個(gè)包含目標(biāo)物體的深度圖像對(duì)應(yīng)的法向量直方圖；得出目標(biāo)物體的法向量直方圖平均值和法向量直方圖平均方差；計(jì)算待測(cè)試深度圖像對(duì)應(yīng)的法向量直方圖與目標(biāo)物體的法向量直方圖平均值的交集，并將所述交集與一預(yù)定閾值進(jìn)行比較，當(dāng)所述交集大于所述預(yù)定閾值時(shí)，待測(cè)試深度圖像歸屬于目標(biāo)物體；當(dāng)所述交集小于或等于所述預(yù)定閾值時(shí)，待測(cè)試深度圖像不歸屬于目標(biāo)物體，從而提升了深度圖像特征描述的穩(wěn)健性能，提高了目標(biāo)識(shí)別的準(zhǔn)確率。
【專利說(shuō)明】基于深度圖像三維曲面幾何特征的目標(biāo)識(shí)別方法和裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及深度信息圖像處理【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及的是一種基于深度圖像三維曲面幾何特征的目標(biāo)識(shí)別方法和裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著技術(shù)的進(jìn)步，越來(lái)越多的出現(xiàn)了能夠采集深度位置信息的裝置設(shè)備，比如微軟的kinect攝像頭，這些能夠采集深度圖(D印th Map)的裝置設(shè)備，將圖像處理技術(shù)從二維圖像X、Y坐標(biāo)帶入到三維圖像X、Y、Z坐標(biāo)新時(shí)代。深度圖像提供了真實(shí)三維立體數(shù)據(jù)信息，將整個(gè)場(chǎng)景和目標(biāo)物體的幾何曲面信息呈現(xiàn)在用戶的面前，更為真實(shí)的反應(yīng)出所見(jiàn)即所得的圖像內(nèi)容。利用這些三維立體數(shù)據(jù)信息，開(kāi)發(fā)出人機(jī)交互的應(yīng)用已成為趨勢(shì)。
[0003]雖然已有的一些方法中采用梯度方向直方圖來(lái)描述目標(biāo)圖像特征取得了一些進(jìn)步，但是因?yàn)槠渲槐磉_(dá)了二維紋理的特征，對(duì)于三維信息有局限性。且現(xiàn)有的深度圖像特征描述不穩(wěn)定，目標(biāo)識(shí)別準(zhǔn)確率不高，目標(biāo)識(shí)別性能不強(qiáng)。
[0004]因此，現(xiàn)有技術(shù)還有待于改進(jìn)和發(fā)展。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題在于，針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的上述缺陷，提供一種基于深度圖像三維曲面幾何特征的目標(biāo)識(shí)別方法和裝置，旨在解決現(xiàn)有的深度圖像特征描述不穩(wěn)定及目標(biāo)識(shí)別準(zhǔn)確率不高的問(wèn)題。
[0006]本發(fā)明解決技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案如下:
一種基于深度圖像三維曲面幾何特征的目標(biāo)識(shí)別方法，其中，包括以下步驟:
A、通過(guò)采集深度位置信息的裝置采集多個(gè)包含目標(biāo)物體的深度圖像，對(duì)于每一個(gè)包含目標(biāo)物體的深度圖像，根據(jù)該包含目標(biāo)物體的深度圖像和尺度變換因子，得到不同尺度變換因子下對(duì)應(yīng)的深度圖像；并計(jì)算不同尺度變換因子下對(duì)應(yīng)的深度圖像中任意像素點(diǎn)在球坐標(biāo)系下的單位法向量，以獲取每一個(gè)包含目標(biāo)物體的深度圖像在不同尺度變換因子下對(duì)應(yīng)的深度圖像中所有像素點(diǎn)的單位法向量；
B、統(tǒng)計(jì)每一個(gè)包含目標(biāo)物體的深度圖像在不同尺度變換因子下對(duì)應(yīng)的深度圖像中所有像素點(diǎn)在球坐標(biāo)系下的單位法向量，生成相應(yīng)尺度變換因子下對(duì)應(yīng)的二維直方圖，并進(jìn)行歸一化處理，將歸一化后的不同尺度變換因子下對(duì)應(yīng)的二維直方圖合并為法向量直方圖，以構(gòu)建每一個(gè)包含目標(biāo)物體的深度圖像對(duì)應(yīng)的法向量直方圖；
C、對(duì)構(gòu)建的多個(gè)包含目標(biāo)物體的深度圖像對(duì)應(yīng)的法向量直方圖進(jìn)行平均值和方差計(jì)算，得出目標(biāo)物體的法向量直方圖平均值和法向量直方圖平均方差；
D、接收待測(cè)試深度圖像，計(jì)算待測(cè)試深度圖像對(duì)應(yīng)的法向量直方圖，并根據(jù)目標(biāo)物體的法向量直方圖平均值，計(jì)算待測(cè)試深度圖像對(duì)應(yīng)的法向量直方圖與目標(biāo)物體的法向量直方圖平均值的交集，并將所述交集與一預(yù)定閾值進(jìn)行比較，當(dāng)所述交集大于所述預(yù)定閾值時(shí)，待測(cè)試深度圖像歸屬于目標(biāo)物體；當(dāng)所述交集小于或等于所述預(yù)定閾值時(shí)，待測(cè)試深度圖像不歸屬于目標(biāo)物體。
[0007]所述的基于深度圖像三維曲面幾何特征的目標(biāo)識(shí)別方法，其中，所述預(yù)定閾值與法向量直方圖平均方差之和為I。
[0008]所述的基于深度圖像三維曲面幾何特征的目標(biāo)識(shí)別方法，其中，所述步驟A具體包括:
Al、給定的任意一包含目標(biāo)物體的深度圖像，深度圖像中任意一點(diǎn)用(χ, y, d(x, y))來(lái)表示，其中，x、y分別表示圖像橫坐標(biāo)、縱坐標(biāo)；d(x, y)表示深度值；根據(jù)目標(biāo)物體的深度圖像(X，y,d(x, y))和尺度變換因子
,得到對(duì)應(yīng)尺度變換因子下的深度圖像為
【權(quán)利要求】
1.一種基于深度圖像三維曲面幾何特征的目標(biāo)識(shí)別方法，其特征在于，包括以下步驟: A、通過(guò)采集深度位置信息的裝置采集多個(gè)包含目標(biāo)物體的深度圖像，對(duì)于每一個(gè)包含目標(biāo)物體的深度圖像，根據(jù)該包含目標(biāo)物體的深度圖像和尺度變換因子，得到不同尺度變換因子下對(duì)應(yīng)的深度圖像；并計(jì)算不同尺度變換因子下對(duì)應(yīng)的深度圖像中任意像素點(diǎn)在球坐標(biāo)系下的單位法向量，以獲取每一個(gè)包含目標(biāo)物體的深度圖像在不同尺度變換因子下對(duì)應(yīng)的深度圖像中所有像素點(diǎn)的單位法向量； B、統(tǒng)計(jì)每一個(gè)包含目標(biāo)物體的深度圖像在不同尺度變換因子下對(duì)應(yīng)的深度圖像中所有像素點(diǎn)在球坐標(biāo)系下的單位法向量，生成相應(yīng)尺度變換因子下對(duì)應(yīng)的二維直方圖，并進(jìn)行歸一化處理，將歸一化后的不同尺度變換因子下對(duì)應(yīng)的二維直方圖合并為法向量直方圖，以構(gòu)建每一個(gè)包含目標(biāo)物體的深度圖像對(duì)應(yīng)的法向量直方圖； C、對(duì)構(gòu)建的多個(gè)包含目標(biāo)物體的深度圖像對(duì)應(yīng)的法向量直方圖進(jìn)行平均值和方差計(jì)算，得出目標(biāo)物體的法向量直方圖平均值和法向量直方圖平均方差； D、接收待測(cè)試深度圖像，計(jì)算待測(cè)試深度圖像對(duì)應(yīng)的法向量直方圖，并根據(jù)目標(biāo)物體的法向量直方圖平均值，計(jì)算待測(cè)試深度圖像對(duì)應(yīng)的法向量直方圖與目標(biāo)物體的法向量直方圖平均值的交集，并將所述交集與一預(yù)定閾值進(jìn)行比較，當(dāng)所述交集大于所述預(yù)定閾值時(shí)，待測(cè)試深度圖像歸屬于目標(biāo)物體；當(dāng)所述交集小于或等于所述預(yù)定閾值時(shí)，待測(cè)試深度圖像不歸屬于目標(biāo)物體。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于深度圖像三維曲面幾何特征的目標(biāo)識(shí)別方法，其特征在于，所述預(yù)定閾值與法向量直方圖平均方差之和為I。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于深度圖像三維曲面幾何特征的目標(biāo)識(shí)別方法，其特征在于，所述步驟A具體包括: Al、給定的任意一包含目標(biāo)物體的深度圖像，深度圖像中任意一點(diǎn)用(χ, y, d(x, y))來(lái)表示，其中，x、y分別表示圖像橫坐標(biāo)、縱坐標(biāo)；d(x, y)表示深度值；根據(jù)目標(biāo)物體的深度圖像(X，y,d(x, y))和尺度變換因子 ，得到對(duì)應(yīng)尺度變換因子下的深度圖像為；
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于深度圖像三維曲面幾何特征的目標(biāo)識(shí)別方法，其特征在于，所述步驟B具體包括:B1、統(tǒng)計(jì)每一個(gè)包含目標(biāo)物體的深度圖像在不同尺度變換因子α下對(duì)應(yīng)的深度圖像中所有像素點(diǎn)在球坐標(biāo)系下的單位法向量，生成相應(yīng)尺度變換因子下對(duì)應(yīng)的關(guān)于P、S的二維直方圖#?(識(shí)灼；Β2、對(duì)每一個(gè)包含目標(biāo)物體的深度圖像在不同尺度變換因子t下生成的二維直方圖進(jìn)行歸一化處理，將K識(shí)Θ歸一化至Ij [0,1]之間，爐、β歸一化至Ij L0, ii]；Β3、將歸一化后的不同尺度變換因子《下對(duì)應(yīng)的二維直方圖相加，合并為該包含目標(biāo)物體的深度圖像對(duì)應(yīng)的法向量直方圖，以構(gòu)建每一個(gè)包含目標(biāo)物體的深度圖像對(duì)應(yīng)的法向量直方圖。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于深度圖像三維曲面幾何特征的目標(biāo)識(shí)別方法，其特征在于，所述步驟C具體包括:Cl、選擇K個(gè)擇包含目標(biāo)物體S的深度圖像樣本，將K個(gè)包含目標(biāo)物體的深度圖像對(duì)應(yīng)的法向量直方圖平均值作為目標(biāo)物體S的特征模板:
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的基于深度圖像三維曲面幾何特征的目標(biāo)識(shí)別方法，其特征在于，所述步驟D具體包括:D1、接收待測(cè)試深度圖像T，計(jì)算待測(cè)試深度圖像對(duì)應(yīng)的法向量直方圖(與的； D2、計(jì)算待測(cè)試深度圖像T對(duì)應(yīng)的法向量直方圖與目標(biāo)物體S的法向量直方圖平均值的交集
7.一種基于深度圖像三維曲面幾何特征的目標(biāo)識(shí)別裝置，其特征在于，包括: 單位法向量生成模塊，用于對(duì)采集的多個(gè)包含目標(biāo)物體的深度圖像中每一個(gè)包含目標(biāo)物體的深度圖像，根據(jù)該包含目標(biāo)物體的深度圖像和尺度變換因子，得到不同尺度變換因子下對(duì)應(yīng)的深度圖像；并計(jì)算不同尺度變換因子下對(duì)應(yīng)的深度圖像中任意像素點(diǎn)在球坐標(biāo)系下的單位法向量，以獲取每一個(gè)包含目標(biāo)物體的深度圖像在不同尺度變換因子下對(duì)應(yīng)的深度圖像中所有像素點(diǎn)的單位法向量； 法向量直方圖生成模塊，用于統(tǒng)計(jì)每一個(gè)包含目標(biāo)物體的深度圖像在不同尺度變換因子下對(duì)應(yīng)的深度圖像中所有像素點(diǎn)在球坐標(biāo)系下的單位法向量，生成相應(yīng)尺度變換因子下對(duì)應(yīng)的二維直方圖，并進(jìn)行歸一化處理，將歸一化后的不同尺度變換因子下對(duì)應(yīng)的二維直方圖合并為法向量直方圖，以構(gòu)建每一個(gè)包含目標(biāo)物體的深度圖像對(duì)應(yīng)的法向量直方圖；法向量直方圖計(jì)算模塊，用于對(duì)構(gòu)建的多個(gè)包含目標(biāo)物體的深度圖像對(duì)應(yīng)的法向量直方圖進(jìn)行平均值和方差計(jì)算，得出目標(biāo)物體的法向量直方圖平均值和法向量直方圖平均方差; 交集計(jì)算模塊，用于計(jì)算待測(cè)試深度圖像對(duì)應(yīng)的法向量直方圖與目標(biāo)物體的法向量直方圖平均值的交集； 對(duì)比模塊，用于將所述交集與一預(yù)定閾值進(jìn)行比較。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的基于深度圖像三維曲面幾何特征的目標(biāo)識(shí)別裝置，其特征在于，所述單位法向量生成模塊包括: 深度圖像變換單元，用于對(duì)給定的任意一包含目標(biāo)物體的深度圖像，用(X，y, d(x, y))來(lái)表示深度圖像中任意一點(diǎn)，其中，x、y分別表示圖像橫坐標(biāo)、縱坐標(biāo)；d(X，y)表示深度值；根據(jù)目標(biāo)物體的深度圖像(x，y，d(x，y))和尺度變換因子α，得到對(duì)應(yīng)尺度下的深度圖像
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的基于深度圖像三維曲面幾何特征的目標(biāo)識(shí)別裝置，其特征在于，所述法向量直方圖生成模塊包括:二維直方圖生成單元，用于統(tǒng)計(jì)每一個(gè)包含目標(biāo)物體的深度圖像在不同尺度變換因子下對(duì)應(yīng)的深度圖像中所有像素點(diǎn)在球坐標(biāo)系下的單位法向量，生成相應(yīng)尺度變換因子下對(duì)應(yīng)的關(guān)于爐、5的二維直方圖丑《〔識(shí)約; 歸一化單元，用于對(duì)每一個(gè)包含目標(biāo)物體的深度圖像在不同尺度變換因子《下生成的二維直方圖進(jìn)行歸一化處理，將好《(識(shí)約歸一化到[0，1]之間，爐、0歸一化到[O，π]; 合并單元，用于將歸一化后的不同尺度變換因子《下對(duì)應(yīng)的二維直方圖相加，合并為該包含目標(biāo)物體的深度圖像對(duì)應(yīng)的法向量直方圖，以構(gòu)建每一個(gè)包含目標(biāo)物體的深度圖像對(duì)應(yīng)的法向量直方圖。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的基于深度圖像三維曲面幾何特征的目標(biāo)識(shí)別裝置，其特征在于，所述法向量直方圖計(jì)算模塊包括:法向量直方圖平均值計(jì)算單元，用于選擇K個(gè)擇包含目標(biāo)物體S的深度圖像樣本，將K個(gè)包含目標(biāo)物體的深度圖像對(duì)應(yīng)的法向量直方圖平均值作為目標(biāo)物體S的特征模板:Hl(Mff)=去Σ紀(jì)C，其中，K為正整數(shù)，
【文檔編號(hào)】G06K9/32GK103544492SQ201310339133
【公開(kāi)日】2014年1月29日 申請(qǐng)日期:2013年8月6日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月6日
【發(fā)明者】譚文偉 申請(qǐng)人:Tcl集團(tuán)股份有限公司