高分辨率彩色距离选通三维成像

彩色三维成像技术能够同步获取目标的颜色信息和三维空间信息，在机器人视觉、自动驾驶、生态监测及科学调查等领域极具应用潜力。然而，传统的彩色三维成像技术普遍存在作用距离有限、水平分辨率较低以及易受复杂背景干扰等问题，严重制约了其实际应用。针对此，一种高分辨率彩色距离选通三维成像方案被提出，该方案融合激光距离选通三维成像与彩色成像技术，实现了远距离、高分辨率且具有背景抑制能力的彩色三维成像。首先，该方法设计了彩色距离选通三维成像ABC-ABC的工作时序，交替采集目标区域A帧和B帧选通图像及C帧彩色图像；然后，采用DeDoDe特征匹配算法实现选通图像和彩色图像的像素级匹配，无需繁琐的标定过程；最终，通过距离能量三维重建算法获取目标点云数据，并赋以彩色信息，输出彩色距离选通点云数据。实验上，基于立体目标靶的彩色距离选通三维成像实验结果表明，彩色距离选通三维点云密度是传统激光雷达的57倍以上，测距误差≤2 cm@距离10 m；LiRAI系统的空间分辨率是LiDAR系统的7.58倍。此外，室外雕像、植被冠层和穿迷彩服人员等目标彩色选通点云的获取，展现出彩色距离选通三维成像具有过滤复杂背景实现感兴趣目标成像的优势。