The combination of range sensors with color cameras can be very useful for robot navigation, semantic perception, manipulation, and telepresence. Several methods of combining range- and color-data have been investigated and successfully used in various robotic applications. Most of these systems suffer from the problems of noise in the range-data and resolution mismatch between the range sensor and the color cameras, since the resolution of current range sensors is much less than the resolution of color cameras. High-resolution depth maps can be obtained using stereo matching, but this often fails to construct accurate depth maps of weakly/repetitively textured scenes, or if the scene exhibits complex self-occlusions. Range sensors provide coarse depth information regardless of presence/absence of texture. The use of a calibrated system, composed of a time-of-flight (TOF) camera and of a stereoscopic camera pair, allows data fusion thus overcoming the weaknesses of both individual sensors. We propose a novel TOF-stereo fusion method based on an efficient seed-growing algorithm which uses the TOF data projected onto the stereo image pair as an initial set of correspondences. These initial "seeds" are then propagated based on a Bayesian model which combines an image similarity score with rough depth priors computed from the low-resolution range data. The overall result is a dense and accurate depth map at the resolution of the color cameras at hand. We show that the proposed algorithm outperforms 2D image-based stereo algorithms and that the results are of higher resolution than off-the-shelf color-range sensors, e.g., Kinect. Moreover, the algorithm potentially exhibits real-time performance on a single CPU.


翻译:将范围传感器与彩色摄像头相结合,对于机器人导航、语义感知、操纵和远程存在可能非常有用。 已经调查了将范围数据和彩色数据相结合的几种方法,并在各种机器人应用中成功地使用了这些方法。 这些系统大多存在范围数据和色彩传感器之间分辨率不匹配的噪音问题,因为当前范围传感器的分辨率远低于色彩相机的分辨率。 使用立体匹配可以获取高分辨率深度地图,但这往往无法建立弱度/重复性文字显示场景的准确深度地图,或场景显示复杂的自我封闭。 范围传感器提供粗度深度信息,而不论是否存在/缺少纹理。 使用校正的系统, 由飞行时间(TOF) 相机和彩色摄像机相配对组成的校准系统, 使得数据混杂到两个传感器的弱点。 我们建议一种基于高效种子增长算法的新式的混合法, 将TOF数据投放到立式图像配对立为原始的自我封闭。 彩色感传感器提供精确的深度数据, 初步显示之前的直径比的直径直径直径直径的C的直径直径直径直径直径, 。 将显示的直径直径直径直方的直径直径直径直方的直方的直方的直方的直方的直方的直方的直方的直径直径向, 。

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