Kinect深度测量的系统误差补偿研究.pdf

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1、2015E仪表技术与2015第l2期InstrumentTechniqueNo．12Kinect深度测量的系统误差补偿研究张洪，郑梓均，孙春龙(江南大学机械工程学院，江苏省食品先进制造装备技术重点实验室，江苏无锡214122)摘要：Kineet在测量深度时往往存在系统误差，为此提出了一种基于数学统计的Kinect系统误差补偿方法。该方法设计了一个使用高精度激光扫描仪获取深度参考值的装置，然后根据Kinect的系统误差模型，将深度参考值与Kinect的深度测量值相互匹配，进行二次曲线拟合。结果表明，经过补偿之后的Kinect深度数据相比原始数据精度显著提高了。关键词：Kinect；深度值

2、；系统误差；数学统计；激光扫描仪；曲线拟合中图分类号：TP391文献标识码：A文章编号：1002—1841(2015)l2-0120—03ResearchonSystemErrorCompensationinDepthMeasurementofKinectZHANGHong，ZHENGZi—jun，SUNChun—long(JiangsuProvincialKeyLaboratoryofAdvancedFoodManufacturingEquipmentandTechnology，JiangnanUniversity，Wuxi214122，China)Abstract：Astatist

3、ics—basedmethodwasproposedinthispaperinordertocompensatethesystemerrorofKinectsensorindepthmeasurement．Inthismethod，ahigh—precisionlaserscannerwasusedtoobtainaseriesofdepthreferencevalueinvaryingdepths．Accordingtothesystemerormodel，theKinectdepthdatawasmappedintothereferencevaluewithasecondorder

4、polyno—mia1．ItwasprovedthattheKinectdepthdataaftercompensationismoreaccuratethanbetore．Keywords：Kinect；depth；systemeror；statistics；laserscanner；CHIVefitting0引言外发射器发射的红外激光经过光栅衍射后在物体表面形成的微软的Kinect是近几年中比较热门的一款消费级深度传激光散斑。Kineet会事先获得不同深度下的激光散斑图案作为感器。Kinect的设计初衷是为了给电脑游戏服务的，然而刚一参考图案，并存储在Kineet内部，这个步骤被称

5、为Kinect的光推出，其同时获取彩色信息和深度信息的特点，便吸引r其他源标定领域的研究者们。然而研究者们发现Kinect的精度和准确测量时，Kinect获取投射到被测物体表面的激光散斑图案，性并无法满足所有研究的需求，因为Kineet的深度测量值和真然后在低分辨率模式下，与参考图案序列依次做灰度级对比，实深度之间存在着明显的系统性的偏移J。Kineet系统误差便能获得灰度级最接近的参考图案，并且以该参考图案的深度的补偿，一般在Kinect相机标定时进行。由于微软并未将一作为初步估计的深度。nect的内部算法开源，基于统计学的补偿方法被广泛应用，随后Kinect通过三角测量的方法获得更

6、加精确的深度值即建一条深度测量值和真实深度的关系曲线。Smisek41等的。如图1所示，参考平面的深度z在先前的步骤中已知，_，建立_r包含有深度补偿的Kinect标定模型，而Daniel等在前为红外相机的焦距，b为基线长度，当被测物体偏离参考平面者的媾础考虑到_『深度下不同像素点之间深度测量值存时，其散斑图案会在轴方向同样产生一个偏移，即视差d。根在蓐芹的现象，对每一个像素都进行了深度补偿。Kourosh。等据三角形相似可知提出了Kinect的三角测量模型，并据此分析了Kineet的深度分Zk：_(1)辨率和随机误差模型，但他的误差模型同样适用于Kinect的系n且统误差旦：—Zo-

7、Zk本文只阐述Kinect深度测量的系统误差补偿，Kinect相机—f21bZ的标定作为预先的工作已经完成。本文设计了一个基于2D激联立式(1)和式(2)，消去D得到被测物体的深度Z：光扫描仪的真实深度参考值采集装置，获取了更加可靠的真实Z深度参考值，然后根据角测量的误差模型，选择二次曲线模z亏()犁进行拟合补偿，取得了更好的补偿效果。d1Kinect测量原理和误差分析1．2Kinect系统误差模型1．1Kiuect的测量原理Kinect的系统