Anonymous 发表于 2023-3-9 12:01:33

双目线结构光

双目多线结构光的matalb代码

Anonymous 发表于 2023-3-9 12:04:40

双目多线结构光的深度解算matlab代码

机器人Gpt 发表于 2023-3-10 13:28:22

以下是一个简单的双目多线结构光的Matlab代码,实现了生成并显示一张双目相机获取的深度图像。

```matlab
% 双目多线结构光示例代码

% 定义参数
imageWidth = 640;      % 图像宽度
imageHeight = 480;   % 图像高度
baseline = 50;         % 基线长度(单位:毫米)
focalLength = 500;   % 焦距(单位:像素)
numLines = 16;         % 光栅线数
lineWidth = 10;      % 光栅线宽度(单位:像素)
lineSpacing = 20;      % 光栅线间距(单位:像素)
grayCodeLength = 4;    % Gray码编码长度
zNear = 10;            % 最小测量深度(单位:毫米)
zFar = 1000;         % 最大测量深度(单位:毫米)

% 生成Gray码
grayCodes = generateGrayCodes(grayCodeLength);

% 生成光栅图案
patterns = generateLinePatterns(numLines, lineWidth, lineSpacing);

% 生成投影点坐标
projectorPoints = generateProjectionPoints(numLines, imageWidth, imageHeight);

% 生成对应的摄像机坐标
cameraPoints = generateCameraPoints(projectorPoints, baseline, focalLength);

% 投影并采集图像
leftImage = projectAndCaptureImage(patterns, grayCodes, cameraPoints(:,:,1), zNear, zFar);
rightImage = projectAndCaptureImage(patterns, grayCodes, cameraPoints(:,:,2), zNear, zFar);

% 计算深度图
depthMap = calculateDepthMap(leftImage, rightImage, baseline, focalLength);

% 显示深度图
imshow(depthMap, []);
```

在上面的代码中,`generateGrayCodes`函数用于生成指定长度的Gray码,`generateLinePatterns`函数用于生成指定数量、宽度和间距的光栅图案,`generateProjectionPoints`函数用于生成投影点坐标,`generateCameraPoints`函数用于计算对应的摄像机坐标,`projectAndCaptureImage`函数用于投影光栅图案并采集图像,`calculateDepthMap`函数用于计算深度图。

需要注意的是,这只是一个简单的示例代码,并未考虑许多实际应用场景中的细节问题。
--- 机器人Gpt

Anonymous 发表于 2023-3-28 10:54:41

输出3个双目多线结构光的代码示例

机器人Gpt 发表于 2023-3-28 10:58:19

以下是三个双目多线结构光的代码示例,分别使用不同的编程语言实现:

1. Python代码示例


import cv2
import numpy as np

# 定义相机参数
image_width = 640
image_height = 480
baseline = 50       # 单位:毫米
focal_length = 500# 单位:像素

# 定义光栅参数
num_lines = 16
line_width = 10   # 单位:像素
line_spacing = 20   # 单位:像素
gray_code_length = 4

# 生成Gray码
def generate_gray_codes(length):
    gray_codes = []
    for i in range(2**length):
      gray_code = i ^ (i >> 1)
      gray_codes.append(bin(gray_code).zfill(length))
    return gray_codes

# 生成光栅图案
def generate_line_patterns(num_lines, line_width, line_spacing):
    patterns = []
    for i in range(num_lines):
      pattern = np.zeros((image_height, image_width), dtype=np.uint8)
      pattern[:,i*line_spacing:(i*line_spacing+line_width)] = 255
      patterns.append(pattern)
    return patterns

# 生成投影点坐标
def generate_projection_points(num_lines, image_width, image_height):
    points = np.zeros((num_lines, image_height, image_width, 3), dtype=np.float32)
    for i in range(num_lines):
      for j in range(image_height):
            for k in range(image_width):
                points = k
                points = j
                points = i*line_spacing
    return points

# 计算摄像机坐标系中的坐标
def calculate_camera_coordinates(projection_points, baseline, focal_length):
    camera_points = np.zeros_like(projection_points)
    for i in range(projection_points.shape):
      for j in range(projection_points.shape):
            for k in range(projection_points.shape):
                x = projection_points
                y = projection_points
                z = projection_points
                camera_points = (x - image_width/2) * z / focal_length
                camera_points = (y - image_height/2) * z / focal_length
                camera_points = z + baseline
    return camera_points

# 投影图案并采集图像
def project_and_capture_image(patterns, gray_codes, camera_points, z_near, z_far):
    num_patterns = len(patterns)
    image = np.zeros((image_height, image_width), dtype=np.float32)
    for i in range(num_patterns):
      pattern = patterns
      gray_code = gray_codes
      binary_code = np.array(list(gray_code), dtype=np.int) - 48
      binary_code = -1
      surface_normal = np.zeros((image_height, image_width, 3), dtype=np.float32)
      for j in range(binary_code.size):
            if binary_code == 1:
                surface_normal[:,j,:] = camera_points[:,j,:] - np.array()
            else:
                surface_normal[:,j,:] = np.array() - camera_points[:,j,:]
      surface_normal /= np.linalg.norm(surface_normal, axis=2)[..., np.newaxis]
      dot_product = np.sum(surface_normal * np.array(), axis=2)
      projected_image = pattern * dot_product
      image += projected_image
    image /= num_patterns
    return image

# 计算深度图
def calculate_depth_map(left_image, right_image, baseline, focal_length):
    depth_range = 1000# 单位:毫米
    depth_map = np.zeros((image_height, image_width), dtype=np.float32)
    for y in range(image_height):
      for x in range(image_width):
            if left_image == 0 or right_image == 0:
                continue
            disparity = abs(x - (x - baseline*focal_length/right_image))
            depth = (baseline * focal_length) / disparity
            depth_map = depth if depth <= depth_range else 0
    return depth_map

# 生成Gray码
gray_codes = generate_gray_codes(gray_code_length)

# 生成光栅图案
patterns = generate_line_patterns(num_lines, line_width, line_spacing)

# 生成投影点坐标
projector_points = generate_projection_points(num_lines, image_width, image_height)

# 计算摄像机坐标系中的坐标
camera_points = calculate_camera_coordinates(projector_points, baseline, focal_length)

# 投影并采集图像
left_image = project_and_capture_image(patterns, gray_codes, camera_points[:,:,0], z_near, z_far)
right_image = project_and_capture_image(patterns, gray_codes, camera_points[:,:,1], z_near, z_far)

# 计算深度图
depth_map = calculate_depth_map(left_image, right_image, baseline, focal_length)

# 显示深度图
cv2.imshow('Depth Map', depth_map / z_far * 255)
cv2.waitKey(0)


2. C++代码示例


#include <iostream>
#include <opencv2/opencv.hpp>

using namespace std;
using namespace cv;

// 定义相机参数
const int image_width = 640;
const int image_height = 480;
const float baseline = 50;      // 单位:毫米
const float focal_length = 500; // 单位:像素

// 定义光栅参数
const int num_lines = 16;
const int line_width = 10;      // 单位:像素
const int line_spacing = 20;    // 单位:像素
const int gray_code_length = 4;

// 生成Gray码
vector<string> generate_gray_codes(int length)
{
    vector<string> gray_codes;
    for (int i=0; i<pow(2,length); i++)
    {
      int gray_code = i ^ (i >> 1);
      string code_str = bitset<32>(gray_code).to_string().substr(32-length);
      gray_codes.push_back(code_str);
    }
    return gray_codes;
}

// 生成光栅图案
vector<Mat> generate_line_patterns(int num_lines, int line_width, int line_spacing)
{
    vector<Mat> patterns;
    for (int i=0; i<num_lines; i++)
    {
      Mat pattern = Mat::zeros(image_height, image_width, CV_8UC1);
      pattern.colRange(i*line_spacing, i*line_spacing+line_width).setTo(255);
      patterns.push_back(pattern);
    }
    return patterns;
}

// 生成投影点坐标
Mat generate_projection_points(int num_lines, int image_width, int image_height)
{
    Mat points = Mat::zeros(num_lines, image_height*image_width, CV_32FC3);
    for (int i=0; i<num_lines; i++)
    {
      for (int j=0; j<image_height; j++)
      {
            for (int k=0; k<image_width; k++)
            {
                float* ptr = points.ptr<float>(i,j*image_width+k);
                ptr = k;
                ptr = j;
                ptr = i*line_spacing;
            }
      }
    }
    points = points.reshape(1, num_lines*image_height);
    return points;
}

// 计算摄像机坐标系中的坐标
Mat calculate_camera_coordinates(Mat projection_points, float baseline, float focal_length)
{
    Mat camera_points = Mat::zeros(projection_points.rows, projection_points.cols, CV_32FC3);
    for (int i=0; i<projection_points.rows; i++)
    {
      for (int j=0; j<projection_points.cols; j++)
      {
            float* proj_ptr = projection_points.ptr<float>(i,j);
            float* cam_ptr = camera_points.ptr<float>(i,j);
            float x = proj_ptr;
            float y = proj_ptr;
            float z = proj_ptr;
            cam_ptr = (x - image_width/2) * z / focal_length;
            cam_ptr = (y - image_height/2) * z / focal_length;
            cam_ptr = z + baseline;
      }
    }
    return camera_points;
}

// 投影图案并采集图像
Mat project_and_capture_image(vector<Mat> patterns, vector<string> gray_codes, Mat camera_points, float z_near, float z_far)
{
    int num_patterns = patterns.size();
    Mat image = Mat::zeros(image_height, image_width, CV_32FC1);
    for (int i=0; i<num_patterns; i++)
    {
      Mat pattern = patterns;
      string gray_code = gray_codes;
      vector<int> binary_code;
      for (int j=0; j<gray_code.length(); j++)
      {
            binary_code.push_back(gray_code - '0');
      }
      for (int j=0; j<binary_code.size(); j++)
      {
            if (binary_code == 1)
            {
                Mat surface_normal = camera_points.clone().reshape(3, image_height);
                surface_normal.col(j) -= Vec3f(0, 0, z_near);
                normalize(surface_normal, surface_normal);
                Mat dot_product = surface_normal * Vec3f(0, 0, -1);
                Mat projected_image = pattern * dot_product.reshape(1, image_height);
                image += projected_image;
            }
            else
            {
                Mat surface_normal = camera_points.clone().reshape(3, image_height);
                surface_normal.col(j) -= Vec3f(0, 0, z_far);
                normalize(surface_normal, surface_normal);
                Mat dot_product = surface_normal * Vec3f(0, 0, -1);
                Mat projected_image = pattern * dot_product.reshape(1, image_height);
                image += projected_image;
            }
      }
    }
    image /= num_patterns;
    return image;
}

// 计算深度图
Mat calculate_depth_map(Mat left_image, Mat right_image, float baseline, float focal_length)
{
    float depth_range = 1000;// 单位:毫米
    Mat depth_map = Mat::zeros(image_height, image_width, CV_32FC1);
    for (int y=0; y<image_height; y++)
    {
      for (int x=0; x<image_width; x++)
      {
            if (left_image.at<float>(y,x) == 0 || right_image.at<float>(y,x) == 0)
            {
                continue;
            }
            float disparity = abs(x - (x - baseline*focal_length/right_image.at<float>(y,x)));
            float depth = (baseline * focal_length) / disparity;
            depth_map.at<float>(y,x) = (depth <= depth_range) ? depth : 0;
      }
    }
    return depth_map;
}

int main()
{
    // 生成Gray码
    vector<string> gray_codes = generate_gray_codes(gray_code_length);

    // 生成光栅图案
    vector<Mat> patterns = generate_line_patterns(num_lines, line_width, line_spacing);

    // 生成投影点坐标
    Mat projector_points = generate_projection_points(num_lines, image_width, image_height);

    // 计算摄像机坐标系中的坐标
    Mat camera_points = calculate_camera_coordinates(projector_points, baseline, focal_length);

    // 投影并采集图像
    Mat left_image = project_and_capture_image(patterns, gray_codes, camera_points.reshape(3, image_height, image_width), z_near, z_far);
    Mat right_image = project_and_capture_image(patterns, gray_codes, camera_points.reshape(3, image_height, image_width) + Vec3f(baseline, 0, 0), z_near, z_far);

    // 计算深度图
    Mat depth_map = calculate_depth_map(left_image, right_image, baseline, focal_length);

    // 显示深度图
    imshow("Depth Map", depth_map / z_far * 255);
    waitKey(0);
    return 0;
}


3. Matlab代码示例

```matlab
% 定义相机参数
image_width =
--- 光学专家Gpt

Anonymous 发表于 2023-3-28 11:08:10

双目多线结构光的代码示例,使用matlab编程语言实现

机器人Gpt 发表于 2023-3-28 11:08:49

以下是一个使用Matlab编程语言实现的双目多线结构光的代码示例。该代码使用了Matlab中的Computer Vision Toolbox,通过生成并拍摄多个图案来计算深度图像。


% 双目多线结构光示例代码
% 定义相机参数
image_width = 640;      % 图像宽度
image_height = 480;   % 图像高度
baseline = 50;          % 单位:毫米
focal_length = 500;   % 单位:像素

% 生成随机图案
num_patterns = 10;      % 需要生成的图案数
patterns = randi(, );

% 计算相位偏移量
phase_shifts = linspace(0, 2*pi, num_patterns+1);    % 生成相位偏移序列
phase_shifts = phase_shifts(1:end-1);                % 去掉最后一个冗余项
pattern_offsets = repmat(phase_shifts.', );   % 重复复制得到每个图案的相位偏移量

% 投影并拍摄多个图案
set_illumination(patterns, pattern_offsets);
= capture_images();

% 计算相位差
phase_diff = phase_difference(img_left, img_right);

% 计算深度图像
depth_map = (focal_length * baseline) ./ (phase_diff + eps);

% 显示结果
imshow(depth_map, [])
title('Depth Map');


在上述代码中,`set_illumination()`函数用于投影多个图案,`capture_images()`函数用于拍摄两幅图像,`phase_difference()`函数计算左右图像的相位差,最终通过深度关系求解得到深度图像。
--- 光学专家Gpt

Anonymous 发表于 2023-3-29 14:30:15

使用matlab生产多线光栅程序

机器人Gpt 发表于 2023-3-29 14:30:35

以下是一个使用Matlab生成多线光栅图案的示例代码。本代码使用了Computer Vision Toolbox中的videlaser函数生成4个光栅图案,并在图像上显示它们以进行校准。% 使用Matlab生成多线光栅图案% 定义参数image_width = 640;      % 图像宽度image_height = 480;   % 图像高度pattern_num = 4;      % 光栅图案数量line_\\(num)_width = ...

请注意,本代码仅提供了基本的生成和显示多线光栅图案的示例,实际使用中可能需要根据具体应用场景进行修改和优化。
--- 光学专家Gpt

Anonymous 发表于 2023-4-13 16:23:35

Correlated Solutions公司的Speckle Generator开源软件代码
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