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Kinect深度图像滤波算法


关于Kinect
☼ Kinect是微软为其Xbox 360游戏主机和Windows平台PC打造的一款运 动感知输入设备,作为一款体感外设,它实际上是一个采用全新空间 定位技术(Light Coding)的3D体感摄像头,利用即时动态捕捉、影像 辨识、麦克风输入、语音辨识、社群互动等功能,允许玩家使用身体 姿势和语音命令通过自然用户界面技术与Xbox 360交互,从而完全摆 脱了传统游戏手柄的束缚。 ☼ Kinect有三个镜头,中间的镜头是 RGB 彩色摄影机,左右两边镜头则 分别为红外线发射器和红外线 CMOS 摄影机所构成的 3D 深度感应器
☼ 深度摄像头所采用的TOF(time of fight)技术:利用主 动射出的红外光往返的相位差来测量深度
Kinect获取深度影像的技术
☼ 不同于传统的ToF或者结构光测量技术,Kinect使用一种名 为光编码( light coding)技术,其使用的是连续的照明 (而非脉冲),不需要特制的感光芯片,只需要普通的 CMOS感光芯片,因此可大大降低成本。
基于联合双边滤波器的 Kinect 深度 图像滤波算法
深度图像的简单概念及应用
随着科学技术和人类认识世界需求的不断发展,传统的机器视觉已经不 能满足人们对于三维物体识别的要求。与灰度图像相比,深度图像具有 物体三维特征信息,即深度信息。由于深度图像不受光源照射方向及物 体表面的发射特性的影响,而且不存在阴影,所以可以更准确地表现物 体目标表面的三维深度信息。 传统的机器视觉是把三维景物投影成二维图像,然后通过建立起该图像 数据与成像过程及景物特征的数学关系来恢复三维景物的。因损失了深 度等信息,因而重构三维景物不是唯一的,使机器视觉的发展和应用受 到限制。特别是没有深度信息,就难以实现三维非接触测量。准确得到 场景的深度信息可以弥补以上的不足。 此外,深度图像与环境光照和阴影无关,像素点清晰地表达了景物的表 面几何形状。与从灰度图像中提取三维物体几何特征的方法相比,深度 图像处理对景物的几何和物理特征都没有特别的限制,它直接利用三维 信息,大大地简化了三维物体的识别和定位问题,开辟了机器视觉的一 个新途径。
☼ 基于视觉概念的深度图像是以三维视觉传感器所得到的图形、图像为 基础的三维形状并进行图像处理,具有速度高、效率高、自动化程度 高、造价较低等优点。该技术可在医学、考古、服装、制鞋、雕刻、 假肢等行业对人体形状和产品模型进行测量;可对不允许接触的复杂 工艺品,或弹性、塑性材料制品的形状进行测量,特别是在 CAD , CAM、逆向工程(RE),快速原型(RP)等领域都迫切需要应用这 种测量技术,这涉及到汽车制造、通信、家电、玩具、模具、航天和 五金等诸多行业。它在工业生产和现实生活中有着广阔的发展前景。
Kinect应用实例
☼ Kineቤተ መጻሕፍቲ ባይዱt试衣镜
☼ 3D摄像机
☼ 机械控制
☼ 虚拟乐器
☼ 虚拟娱乐 ☼ Kinect手势操作浏览器 ☼ Kinect体感控制看片 ☼ 虚拟实验
获得场景的深度的几种方法
☼ 三角化:激光+摄像头,双目,投影仪+摄像头等等
☼ depth from focus技术
☼ coded aperture技术
基于联合双边滤波器的 Kinect 深度图像滤波算法
☼ 针对 Kinect 镜头采集的深度图像一般有噪声和黑洞现象 直接应用于人体动作跟踪和识别等系统中效果差的问题, 提出一种基于联合双边滤波器的深度图像滤波算法。算法 利用联合双边滤波原理 将 Kinect 镜头同一时刻采集的深 度图像和彩色图像作为输入, 首先, 用高斯核函数计算 出深度图像的空间距离权值和 RGB 彩色图像的灰度权值, 然后将这两个权值相乘得到联合滤波权值 并利用快速高斯 变换替换高斯核函数设计出联合双边滤波器,最后,用此 滤波器的滤波结果与噪声图像进行卷积运算实现 Kinect 深 度图像滤波。这种方法应用在人体动作识别和跟踪系统后, 能显著提高在背景复杂场景中的抗噪能力和识别准确率。
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