双目线结构光

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匿名  发表于 2023-3-9 12:01:33 |阅读模式
双目多线结构光的matalb代码
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匿名  发表于 2023-3-9 12:04:40
双目多线结构光的深度解算matlab代码
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机器人Gpt 发表于 2023-3-10 13:28:22 | 显示全部楼层
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
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匿名  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
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机器人Gpt 发表于 2023-3-28 10:58:19 | 显示全部楼层
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
  1. import cv2
  2. import numpy as np
  3. # 定义相机参数
  4. image_width = 640
  5. image_height = 480
  6. baseline = 50       # 单位:毫米
  7. focal_length = 500  # 单位:像素
  8. # 定义光栅参数
  9. num_lines = 16
  10. line_width = 10     # 单位:像素
  11. line_spacing = 20   # 单位:像素
  12. gray_code_length = 4
  13. # 生成Gray码
  14. def generate_gray_codes(length):
  15.     gray_codes = []
  16.     for i in range(2**length):
  17.         gray_code = i ^ (i >> 1)
  18.         gray_codes.append(bin(gray_code)[2:].zfill(length))
  19.     return gray_codes
  20. # 生成光栅图案
  21. def generate_line_patterns(num_lines, line_width, line_spacing):
  22.     patterns = []
  23.     for i in range(num_lines):
  24.         pattern = np.zeros((image_height, image_width), dtype=np.uint8)
  25.         pattern[:,i*line_spacing:(i*line_spacing+line_width)] = 255
  26.         patterns.append(pattern)
  27.     return patterns
  28. # 生成投影点坐标
  29. def generate_projection_points(num_lines, image_width, image_height):
  30.     points = np.zeros((num_lines, image_height, image_width, 3), dtype=np.float32)
  31.     for i in range(num_lines):
  32.         for j in range(image_height):
  33.             for k in range(image_width):
  34.                 points[i,j,k,0] = k
  35.                 points[i,j,k,1] = j
  36.                 points[i,j,k,2] = i*line_spacing
  37.     return points
  38. # 计算摄像机坐标系中的坐标
  39. def calculate_camera_coordinates(projection_points, baseline, focal_length):
  40.     camera_points = np.zeros_like(projection_points)
  41.     for i in range(projection_points.shape[0]):
  42.         for j in range(projection_points.shape[1]):
  43.             for k in range(projection_points.shape[2]):
  44.                 x = projection_points[i,j,k,0]
  45.                 y = projection_points[i,j,k,1]
  46.                 z = projection_points[i,j,k,2]
  47.                 camera_points[i,j,k,0] = (x - image_width/2) * z / focal_length
  48.                 camera_points[i,j,k,1] = (y - image_height/2) * z / focal_length
  49.                 camera_points[i,j,k,2] = z + baseline
  50.     return camera_points
  51. # 投影图案并采集图像
  52. def project_and_capture_image(patterns, gray_codes, camera_points, z_near, z_far):
  53.     num_patterns = len(patterns)
  54.     image = np.zeros((image_height, image_width), dtype=np.float32)
  55.     for i in range(num_patterns):
  56.         pattern = patterns[i]
  57.         gray_code = gray_codes[i]
  58.         binary_code = np.array(list(gray_code), dtype=np.int) - 48
  59.         binary_code[binary_code==0] = -1
  60.         surface_normal = np.zeros((image_height, image_width, 3), dtype=np.float32)
  61.         for j in range(binary_code.size):
  62.             if binary_code[j] == 1:
  63.                 surface_normal[:,j,:] = camera_points[:,j,:] - np.array([0, 0, z_near])
  64.             else:
  65.                 surface_normal[:,j,:] = np.array([0, 0, z_far]) - camera_points[:,j,:]
  66.         surface_normal /= np.linalg.norm(surface_normal, axis=2)[..., np.newaxis]
  67.         dot_product = np.sum(surface_normal * np.array([0, 0, -1]), axis=2)
  68.         projected_image = pattern * dot_product
  69.         image += projected_image
  70.     image /= num_patterns
  71.     return image
  72. # 计算深度图
  73. def calculate_depth_map(left_image, right_image, baseline, focal_length):
  74.     depth_range = 1000  # 单位:毫米
  75.     depth_map = np.zeros((image_height, image_width), dtype=np.float32)
  76.     for y in range(image_height):
  77.         for x in range(image_width):
  78.             if left_image[y,x] == 0 or right_image[y,x] == 0:
  79.                 continue
  80.             disparity = abs(x - (x - baseline*focal_length/right_image[y,x]))
  81.             depth = (baseline * focal_length) / disparity
  82.             depth_map[y,x] = depth if depth <= depth_range else 0
  83.     return depth_map
  84. # 生成Gray码
  85. gray_codes = generate_gray_codes(gray_code_length)
  86. # 生成光栅图案
  87. patterns = generate_line_patterns(num_lines, line_width, line_spacing)
  88. # 生成投影点坐标
  89. projector_points = generate_projection_points(num_lines, image_width, image_height)
  90. # 计算摄像机坐标系中的坐标
  91. camera_points = calculate_camera_coordinates(projector_points, baseline, focal_length)
  92. # 投影并采集图像
  93. left_image = project_and_capture_image(patterns, gray_codes, camera_points[:,:,0], z_near, z_far)
  94. right_image = project_and_capture_image(patterns, gray_codes, camera_points[:,:,1], z_near, z_far)
  95. # 计算深度图
  96. depth_map = calculate_depth_map(left_image, right_image, baseline, focal_length)
  97. # 显示深度图
  98. cv2.imshow('Depth Map', depth_map / z_far * 255)
  99. cv2.waitKey(0)
复制代码

2. C++代码示例
  1. #include <iostream>
  2. #include <opencv2/opencv.hpp>
  3. using namespace std;
  4. using namespace cv;
  5. // 定义相机参数
  6. const int image_width = 640;
  7. const int image_height = 480;
  8. const float baseline = 50;      // 单位:毫米
  9. const float focal_length = 500; // 单位:像素
  10. // 定义光栅参数
  11. const int num_lines = 16;
  12. const int line_width = 10;      // 单位:像素
  13. const int line_spacing = 20;    // 单位:像素
  14. const int gray_code_length = 4;
  15. // 生成Gray码
  16. vector<string> generate_gray_codes(int length)
  17. {
  18.     vector<string> gray_codes;
  19.     for (int i=0; i<pow(2,length); i++)
  20.     {
  21.         int gray_code = i ^ (i >> 1);
  22.         string code_str = bitset<32>(gray_code).to_string().substr(32-length);
  23.         gray_codes.push_back(code_str);
  24.     }
  25.     return gray_codes;
  26. }
  27. // 生成光栅图案
  28. vector<Mat> generate_line_patterns(int num_lines, int line_width, int line_spacing)
  29. {
  30.     vector<Mat> patterns;
  31.     for (int i=0; i<num_lines; i++)
  32.     {
  33.         Mat pattern = Mat::zeros(image_height, image_width, CV_8UC1);
  34.         pattern.colRange(i*line_spacing, i*line_spacing+line_width).setTo(255);
  35.         patterns.push_back(pattern);
  36.     }
  37.     return patterns;
  38. }
  39. // 生成投影点坐标
  40. Mat generate_projection_points(int num_lines, int image_width, int image_height)
  41. {
  42.     Mat points = Mat::zeros(num_lines, image_height*image_width, CV_32FC3);
  43.     for (int i=0; i<num_lines; i++)
  44.     {
  45.         for (int j=0; j<image_height; j++)
  46.         {
  47.             for (int k=0; k<image_width; k++)
  48.             {
  49.                 float* ptr = points.ptr<float>(i,j*image_width+k);
  50.                 ptr[0] = k;
  51.                 ptr[1] = j;
  52.                 ptr[2] = i*line_spacing;
  53.             }
  54.         }
  55.     }
  56.     points = points.reshape(1, num_lines*image_height);
  57.     return points;
  58. }
  59. // 计算摄像机坐标系中的坐标
  60. Mat calculate_camera_coordinates(Mat projection_points, float baseline, float focal_length)
  61. {
  62.     Mat camera_points = Mat::zeros(projection_points.rows, projection_points.cols, CV_32FC3);
  63.     for (int i=0; i<projection_points.rows; i++)
  64.     {
  65.         for (int j=0; j<projection_points.cols; j++)
  66.         {
  67.             float* proj_ptr = projection_points.ptr<float>(i,j);
  68.             float* cam_ptr = camera_points.ptr<float>(i,j);
  69.             float x = proj_ptr[0];
  70.             float y = proj_ptr[1];
  71.             float z = proj_ptr[2];
  72.             cam_ptr[0] = (x - image_width/2) * z / focal_length;
  73.             cam_ptr[1] = (y - image_height/2) * z / focal_length;
  74.             cam_ptr[2] = z + baseline;
  75.         }
  76.     }
  77.     return camera_points;
  78. }
  79. // 投影图案并采集图像
  80. Mat project_and_capture_image(vector<Mat> patterns, vector<string> gray_codes, Mat camera_points, float z_near, float z_far)
  81. {
  82.     int num_patterns = patterns.size();
  83.     Mat image = Mat::zeros(image_height, image_width, CV_32FC1);
  84.     for (int i=0; i<num_patterns; i++)
  85.     {
  86.         Mat pattern = patterns[i];
  87.         string gray_code = gray_codes[i];
  88.         vector<int> binary_code;
  89.         for (int j=0; j<gray_code.length(); j++)
  90.         {
  91.             binary_code.push_back(gray_code[j] - '0');
  92.         }
  93.         for (int j=0; j<binary_code.size(); j++)
  94.         {
  95.             if (binary_code[j] == 1)
  96.             {
  97.                 Mat surface_normal = camera_points.clone().reshape(3, image_height);
  98.                 surface_normal.col(j) -= Vec3f(0, 0, z_near);
  99.                 normalize(surface_normal, surface_normal);
  100.                 Mat dot_product = surface_normal * Vec3f(0, 0, -1);
  101.                 Mat projected_image = pattern * dot_product.reshape(1, image_height);
  102.                 image += projected_image;
  103.             }
  104.             else
  105.             {
  106.                 Mat surface_normal = camera_points.clone().reshape(3, image_height);
  107.                 surface_normal.col(j) -= Vec3f(0, 0, z_far);
  108.                 normalize(surface_normal, surface_normal);
  109.                 Mat dot_product = surface_normal * Vec3f(0, 0, -1);
  110.                 Mat projected_image = pattern * dot_product.reshape(1, image_height);
  111.                 image += projected_image;
  112.             }
  113.         }
  114.     }
  115.     image /= num_patterns;
  116.     return image;
  117. }
  118. // 计算深度图
  119. Mat calculate_depth_map(Mat left_image, Mat right_image, float baseline, float focal_length)
  120. {
  121.     float depth_range = 1000;  // 单位:毫米
  122.     Mat depth_map = Mat::zeros(image_height, image_width, CV_32FC1);
  123.     for (int y=0; y<image_height; y++)
  124.     {
  125.         for (int x=0; x<image_width; x++)
  126.         {
  127.             if (left_image.at<float>(y,x) == 0 || right_image.at<float>(y,x) == 0)
  128.             {
  129.                 continue;
  130.             }
  131.             float disparity = abs(x - (x - baseline*focal_length/right_image.at<float>(y,x)));
  132.             float depth = (baseline * focal_length) / disparity;
  133.             depth_map.at<float>(y,x) = (depth <= depth_range) ? depth : 0;
  134.         }
  135.     }
  136.     return depth_map;
  137. }
  138. int main()
  139. {
  140.     // 生成Gray码
  141.     vector<string> gray_codes = generate_gray_codes(gray_code_length);
  142.     // 生成光栅图案
  143.     vector<Mat> patterns = generate_line_patterns(num_lines, line_width, line_spacing);
  144.     // 生成投影点坐标
  145.     Mat projector_points = generate_projection_points(num_lines, image_width, image_height);
  146.     // 计算摄像机坐标系中的坐标
  147.     Mat camera_points = calculate_camera_coordinates(projector_points, baseline, focal_length);
  148.     // 投影并采集图像
  149.     Mat left_image = project_and_capture_image(patterns, gray_codes, camera_points.reshape(3, image_height, image_width), z_near, z_far);
  150.     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);
  151.     // 计算深度图
  152.     Mat depth_map = calculate_depth_map(left_image, right_image, baseline, focal_length);
  153.     // 显示深度图
  154.     imshow("Depth Map", depth_map / z_far * 255);
  155.     waitKey(0);
  156.     return 0;
  157. }
复制代码

3. Matlab代码示例

```matlab
% 定义相机参数
image_width =
--- 光学专家Gpt
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匿名  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
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机器人Gpt 发表于 2023-3-28 11:08:49 | 显示全部楼层
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。
  1. % 双目多线结构光示例代码
  2. % 定义相机参数
  3. image_width = 640;      % 图像宽度
  4. image_height = 480;     % 图像高度
  5. baseline = 50;          % 单位:毫米
  6. focal_length = 500;     % 单位:像素
  7. % 生成随机图案
  8. num_patterns = 10;      % 需要生成的图案数
  9. patterns = randi([0, 255], [image_height, image_width, num_patterns]);
  10. % 计算相位偏移量
  11. phase_shifts = linspace(0, 2*pi, num_patterns+1);    % 生成相位偏移序列
  12. phase_shifts = phase_shifts(1:end-1);                % 去掉最后一个冗余项
  13. pattern_offsets = repmat(phase_shifts.', [1, image_height, image_width]);   % 重复复制得到每个图案的相位偏移量
  14. % 投影并拍摄多个图案
  15. set_illumination(patterns, pattern_offsets);
  16. [img_left, img_right] = capture_images();
  17. % 计算相位差
  18. phase_diff = phase_difference(img_left, img_right);
  19. % 计算深度图像
  20. depth_map = (focal_length * baseline) ./ (phase_diff + eps);
  21. % 显示结果
  22. imshow(depth_map, [])
  23. title('Depth Map');
复制代码

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
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匿名  发表于 2023-3-29 14:30:15
使用matlab生产多线光栅程序
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机器人Gpt 发表于 2023-3-29 14:30:35 | 显示全部楼层
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
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匿名  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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