用于使用范圍傳感器選擇二維興趣區(qū)域的系統(tǒng)和方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明大致涉及用于使用范圍傳感器在二維影像中選擇二維興趣區(qū)域（region of interest)的系統(tǒng)和方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 從常規(guī)的數(shù)字?jǐn)z像頭獲得的二維影像會(huì)例如在影像的背景或其他部分中包括分 散且不相干的雜亂部分。通常，二維影像的分割可以包含環(huán)境的物理修改，例如增加幕簾 (curtain)以除去不相干的背景雜亂部分。僅使用二維記號(hào)（two-dimensional cues)對(duì)二 維影像進(jìn)行電子分割耗費(fèi)時(shí)間。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] -種系統(tǒng)，包括第一攝像頭，該第一攝像頭限定第一攝像頭坐標(biāo)系（C1)且配置為 獲得情景的第一影像。范圍傳感器與第一攝像頭間隔開第一距離且限定范圍傳感器坐標(biāo)系 (R)。例如，第一攝像頭的透鏡和范圍傳感器的傳感器部分可以分別定位在第一攝像頭坐標(biāo) 系（C 1)和范圍傳感器坐標(biāo)系（R)的原點(diǎn)處。
[0004] 控制器操作性地連接到第一攝像頭和范圍傳感器。第一攝像頭、控制器和范圍傳 感器可以是單個(gè)裝置的一部分?？刂破骶哂刑幚砥骱蛯?shí)體非瞬時(shí)存儲(chǔ)裝置，在該存儲(chǔ)裝置 上記錄了用于執(zhí)行方法的指令，所述方法用于獲得第一影像中的二維興趣區(qū)域（Ι?Λ V;)， 其為二維強(qiáng)度影像（intensity image) ο
[0005] 通過處理器執(zhí)行指令使得控制器通過第一攝像頭獲得情景的第一影像。第一影像 通過第一影像平面中的多個(gè)第一點(diǎn)（ Ul，Vl)所代表。控制器配置為通過范圍傳感器獲得情 景的范圍影像。范圍影像通過第二影像平面中的多個(gè)第二點(diǎn)（u 2，v2，d)所代表。范圍影像 中多個(gè)第二點(diǎn)（u2，v2，d)每一個(gè)包括對(duì)應(yīng)于從范圍傳感器到情景中物體的相應(yīng)距離的范圍 距離（d)。
[0006] 控制器配置為將范圍影像轉(zhuǎn)換為范圍傳感器坐標(biāo)系（R)中的三維樣本點(diǎn)（x2, y2， z2);和在范圍傳感器坐標(biāo)系（R)中從三維樣本點(diǎn)（x2, y2, z2)選擇三維興趣區(qū)域（x2% y/， z/)。在范圍傳感器坐標(biāo)系（R)中被選擇的三維興趣區(qū)域（?% y/，z/)可以僅包括情景中 距范圍傳感器小于最小距離的物體。三維體積中每一個(gè)被選擇點(diǎn)的空間位置可以是范圍距 離⑷的函數(shù)。范圍傳感器坐標(biāo)系（R)中被選擇的三維興趣區(qū)域（ X/，y2%z/)可以僅包括 情景中的在三維體積中或其表面上的物體。三維體積中每一個(gè)被選擇點(diǎn)的空間位置可以是 時(shí)間的函數(shù)，從而三維體積的位置、尺寸或形狀可以隨時(shí)間改變。
[0007] 控制器配置為將三維興趣區(qū)域從范圍傳感器坐標(biāo)系（R)轉(zhuǎn)換為第一攝像頭坐標(biāo) 系（C1KO^yA z2*)到（Xl*，yi*，Z1*)]?？刂破髋渲脼閷⒌谝粩z像頭坐標(biāo)系（C 1)中的三維 興趣區(qū)域（χΛ yA O映射到第一影像平面，以獲得二維興趣區(qū)域（ιιΛ 〇。
[0008] 第一攝像頭可以是數(shù)字?jǐn)z像頭。利用具有距離信息的范圍影像可提供分割二維影 像的快速且成本有效的方式，由此加速分析二維影像的處理。系統(tǒng)減小了將需要執(zhí)行其他 更耗費(fèi)計(jì)算量的算法的影像部分，使得視覺處理總體上得以加速。例如，這可防止在搜索二 維強(qiáng)度影像時(shí)的虛假匹配。
[0009] 根據(jù)一實(shí)施例，本發(fā)明提出一種系統(tǒng)，包括：
[0010] 第一攝像頭，限定第一攝像頭坐標(biāo)系（C1)且配置為獲得情景的第一影像；
[0011] 范圍傳感器，與第一攝像頭間隔開第一距離且限定范圍傳感器坐標(biāo)系（R);
[0012] 控制器，操作性地連接到第一攝像頭和范圍傳感器，控制器具有處理器和實(shí)體非 瞬時(shí)存儲(chǔ)裝置，該存儲(chǔ)裝置上記錄有用于執(zhí)行獲得第一影像中二維興趣區(qū)域（UAv1O的方 法的指令；
[0013] 其中通過處理器執(zhí)行指令使得控制器：
[0014] 通過第一攝像頭獲得情景的第一影像，第一影像通過第一影像平面中的多個(gè)第一 點(diǎn)（U1, V1)所代表；
[0015] 通過范圍傳感器獲得情景的范圍影像，范圍影像通過第二影像平面中的多個(gè)第二 點(diǎn)（u2，V 2，d)所代表；
[0016] 將范圍影像轉(zhuǎn)換為范圍傳感器坐標(biāo)系（R)中的三維樣本點(diǎn)（x2, y2, Z2);和
[0017] 在范圍傳感器坐標(biāo)系（R)中從三維樣本點(diǎn)（x2，y2, z2)選擇三維興趣區(qū)域（χ/,γ/， Z2*)。
[0018] 優(yōu)選地，其中所述將范圍影像轉(zhuǎn)換為范圍傳感器坐標(biāo)系（R)中的三維樣本點(diǎn)（x2， y2, z2)包括：獲得轉(zhuǎn)換矩陣（P2)，以用于將范圍傳感器坐標(biāo)系（R)轉(zhuǎn)換到第二影像平面；和 使用所述轉(zhuǎn)換矩陣的逆矩陣，以用于將范圍影像轉(zhuǎn)換為三維樣本點(diǎn)（x 2, y2, Z2)。
[0019] 優(yōu)選地，其中在范圍傳感器坐標(biāo)系（R)中選擇的三維興趣區(qū)域（x2% y/，z/)僅包 括情景中的距范圍傳感器小于最小距離的物體。
[0020] 優(yōu)選地，其中：范圍影像中的所述多個(gè)第二點(diǎn)（u2，v2，d)的每一個(gè)包括一范圍距離 (d)，該范圍距離對(duì)應(yīng)于從范圍傳感器到情景中物體的相應(yīng)距離；被選擇的三維興趣區(qū)域 (x 2%y2%z/)限定了被選擇點(diǎn)，三維體積中每一個(gè)被選擇點(diǎn)的空間位置為所述范圍距離（d) 的函數(shù)。
[0021] 優(yōu)選地，范圍傳感器坐標(biāo)系（R)中的被選擇的三維興趣區(qū)域（x2*，y2*，Z 2*)僅包括 情景中的在三維體積中或其表面上的物體，三維體積限定被選擇點(diǎn)；三維體積中每一個(gè)被 選擇點(diǎn)的空間位置是時(shí)間的函數(shù)。
[0022] 優(yōu)選地，第一攝像頭、控制器和范圍傳感器是單個(gè)裝置的一部分。
[0023] 優(yōu)選地，其中控制器進(jìn)一步配置為：將三維興趣區(qū)域從范圍傳感器坐標(biāo)系（R)變 換到第一攝像頭坐標(biāo)系（C 1) [(?% y/，z/)到（χΛ yi% Z1*)];將第一攝像頭坐標(biāo)系（C1)中 的三維興趣區(qū)域（χΛ yA Z1，映射到第一影像平面上，以獲得二維興趣區(qū)域（uA V1*)。
[0024] 優(yōu)選地，其中所述將三維興趣區(qū)域從范圍傳感器坐標(biāo)系（R)變換到第一攝像頭坐 標(biāo)系（C 1) [(?% y2% ζ/)到（χΛ yi% 0 ]包括：獲得用于將范圍傳感器坐標(biāo)系（R)轉(zhuǎn)換為 第一攝像頭坐標(biāo)系（C1)的第一變換矩陣（T21)。
[0025] 優(yōu)選地，其中所述將第一攝像頭坐標(biāo)系（C1)中的三維興趣區(qū)域（χΛ yi% 〇映射 到第一影像平面上包括：獲得用于將第一攝像頭坐標(biāo)系（C1)投影到第一影像平面的投影矩 陣（P 1)。
[0026] 優(yōu)選地，系統(tǒng)進(jìn)一步包括第二攝像頭，其與范圍傳感器間隔開第二距離且限定第 二攝像頭坐標(biāo)系（C2);其中控制器配置為：
[0027] 在獲得范圍影像之后獲得情景的第三影像，該第三影像通過第三影像平面中的多 個(gè)第三點(diǎn)（U 3，V3)限定；
[0028] 確定用于將第三影像平面轉(zhuǎn)換為第一影像平面的第二變換矩陣（T31)。
[0029] 將來自第三影像平面的所述多個(gè)第三點(diǎn)（u3, V3)經(jīng)由第二變換矩陣（T31)變換到 第一影像平面；和
[0030] 在將范圍影像轉(zhuǎn)換為三維樣本點(diǎn)（x2, y2, Z2)之前，將第三影像與第一影像結(jié)合。
[0031] 根據(jù)另一實(shí)施例，提出一種系統(tǒng)，包括：
[0032] 第一攝像頭，限定第一攝像頭坐標(biāo)系（C1)且配置為獲得情景的第一影像；
[0033] 范圍傳感器，與第一攝像頭間隔開第一距離且限定范圍傳感器坐標(biāo)系（R);
[0034] 控制器，操作性地連接到第一攝像頭和范圍傳感器，控制器具有處理器和實(shí)體非 瞬時(shí)存儲(chǔ)裝置，該存儲(chǔ)裝置上記錄有用于執(zhí)行獲得第一影像中的二維興趣區(qū)域（UAv 1O的 方法的指令；
[0035] 其中通過處理器執(zhí)行指令使得控制器：
[0036] 通過第一攝像頭獲得情景的第一影像，第一影像通過第一影像平面中的多個(gè)第一 點(diǎn)（U1, V1)所代表；
[0037] 通過范圍傳感器獲得情景的范圍影像，范圍影像通過第二影像平面中的多個(gè)第二 點(diǎn)（u2，V 2，d)所代表；
[0038] 將范圍影像轉(zhuǎn)換為范圍傳感器坐標(biāo)系（R)中的三維樣本點(diǎn)（x2, y2, Z2);
[0039] 在范圍傳感器坐標(biāo)系（R)中從三維樣本點(diǎn)（x2，y2,