SR3000三维相机远距离数据滤波算法研究.docVIP

 SR3000 三维相机远距离数据滤波算法研究# 朱江1,2，余洪山1，王耀南1，赵科1** （1. 湖南大学电气与信息工程学院，长沙 410082； 5 10 15 20 25 30 35 2. 湘潭大学信息工程学院，湖南 湘潭 411105） 摘要：根据图像空间连续性和深度连续性原理，本文提出了一种 SR3000 三维相机远距离数 据滤波算法，以解决了 SR3000 三维相机大于其测量范围（7.5m）时测量数据不稳定的问题。 多个实际场景的实验结果验证了该算法的有效性，有效提高了该相机的测量准确度和可靠 性。 关键词：TOF 三维相机；SR-3000 相机；远距离滤波；三维测量 中图分类号：TP391.4 Research on Far distance filter for SR-3000 camera Zhu Jiang1,2, Yu Hongshan1, Wang Yaonan1, Zhao Ke1 (1. College of Electrical and Informaiton Engineering, Hunan University, ChangSha 410082; 2. College of Informaiton Engineering, Xiangtan University, HuNan XiangTan 411105) Abstract: Based on the principle of image spatial continuity and deep information continuity, this paper presents a data filter to reduce the measurement error of SR-3000 camera where distances of region is far than its range (7.5m). Experiments are performed to verify the effectiveness of the proposed method in different environments. Results show that the method can improve the measurement accuracy and reliability of the SR-3000 camera. Keywords: TOF-Camera; SR-3000 Camera; Far distance filter; 3D measuremen 0 引言 基于 TOF（Time-of-flight）原理的摄像机属于主动式摄像机，由 LED 阵列或激光二极 管产生的近红外光经调幅后作为光源，发射光经场景中的物体反射后返回摄像机，并通过摄 像机中的光学传感器检测反射光的亮度和发射光与反射光之间的相位差，分别得到空间点的 灰度信息和深度信息。近 5 年来，已有数款 TOF 原理的 3D 摄像机问世，典型技术产品代 表有 Swiss-Ranger、Canesta、PMD 等[1-3]。由于 TOF 摄像机能实时获得空间的图像灰度信 息及每个像素点对应的深度信息，因此被称之为 3D 摄像机，具有实时性好、测量精度适中、 体积小、重量轻等优势，获得了空前关注，迅速应用于机器人的导航与地图创建[4-5]、工业 先进加工制造[6-7]、目标识别与跟踪[8]等领域研究。 本文深入研究 SR3000 三维相机的成像特性，提出了一种有效的远距离滤波算法，解决 了 SR3000 三维相机大于其测量范围（7.5m）时测量数据不稳定的问题，有效提高了该相机 的测量精度和可靠性。 1 SR3000 相机特性 SR-3000 是瑞士 MESA Imaging AG 公司开发的一种基于 TOF 原理的三维摄像机，如图 1 所示[9]。SR-3000 由 55 个 LED 组成的阵列提供光源，其功耗仅 1W。该相机图像精度为 176×144 像素，其测量的最大有效距离达 7.5m，处理速度可到 30 帧/秒，视场范围为 47.5 基金项目：国家自然科学基金项目；国家自然科学基金重点项目；高等学校博 士点基金新教师项目(200805321020)； 作者简介：朱江，（1979-），男，讲师，主要研究方向：智能移动机器人、机器视觉。 通信联系人：余洪山，（1980-），男，副教授，主要研究方向：智能移动机器人、机器视觉。 E-mail: yuhongshancn@163.com -1-  40  ×39.6 度。该相机可实时获取空间环境的深度距离图像和灰度图像信息。 (a) SR-30