一種基于單目視覺的可見光圖像測距方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于單目視覺的可見光圖像測距方法，本發(fā)明通過固定角度的攝像頭采集的圖像，然后，建立圖像中每相鄰兩個像素豎直、水平距離與空間實際距離的一一對應(yīng)關(guān)系，最后通過上述一一對應(yīng)關(guān)系得到圖像中任意兩點之間的實際距離。本發(fā)明采用單個攝像頭工作，通過計算機(jī)來實現(xiàn)測距，降低了設(shè)備復(fù)雜度，有效降低了設(shè)備成本；通過計算圖像中每個像素點所代表的實際高度以及水平距離，然后測量實際水平距離和高度，降低了計算復(fù)雜度。
【專利說明】一種基于單目視覺的可見光圖像測距方法【技術(shù)領(lǐng)域】:
[0001]本發(fā)明涉及的是一種基于單目視覺的可見光圖像測距方法。
【背景技術(shù)】:
[0002]圖像測量技術(shù)以光學(xué)為基礎(chǔ)，融入了光電子學(xué)、計算機(jī)技術(shù)、激光技術(shù)、圖像處理技術(shù)等現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)，組成光、機(jī)、電、算和控制技術(shù)一體化的綜合測量系統(tǒng)。圖像測量就是測量被測對象時，把圖像當(dāng)作檢測和傳遞的手段或載體加以利用的測量方法，其目的是從圖像中提取有用的信號。圖像測量的基本原理就是處理被測物體圖像的邊緣紋理而獲得物體的幾何參數(shù)，因此圖像處理技術(shù)成為圖像測量系統(tǒng)的基礎(chǔ)和關(guān)鍵。
[0003]圖像測量系統(tǒng)通常由光照系統(tǒng)、數(shù)字圖像采集系統(tǒng)以及數(shù)字圖像處理與顯示三個子系統(tǒng)組成。光照系統(tǒng)中的背景光源對被測物特征區(qū)域進(jìn)行照射，然后利用數(shù)字成像設(shè)備對其進(jìn)行成像，并直接將圖像數(shù)字信號傳人計算機(jī)，完成圖像采集在計算機(jī)中利用，編制的軟件對采集的數(shù)字圖像進(jìn)行處理，得到被測物的特征信息，并通過圖像輸出設(shè)備對其進(jìn)行圖像輸出。
[0004]基于單目視覺的可見光圖像測距技術(shù)只采用一個攝像機(jī)，所以結(jié)構(gòu)簡單，相應(yīng)的對攝像機(jī)的標(biāo)定也較為簡單，同時避免了雙目視覺中立體匹配的困難。所以具有設(shè)備簡單，代價較低、測量過程快捷，環(huán)境適應(yīng)性好、測量數(shù)據(jù)比較客觀等優(yōu)點。

【發(fā)明內(nèi)容】
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[0005]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種基于單目視覺的可見光圖像測距方法。
[0006]為了解決【背景技術(shù)】所存在的問題，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案:
[0007]一種基于單目視覺的可見光圖像測距方法，它包括以下步驟:
[0008]步驟一:通過單目攝像頭獲取像素為bXa的單目視覺圖像，并將所獲取圖像保存在計算機(jī)存儲設(shè)備中；
[0009]步驟二:測量攝像頭的安裝高度h，攝像頭安裝角度Θ取45°，攝像頭在豎直方向上的視角Θ i，攝像頭在水平方向上的視角θ2;
[0010]步驟三:根據(jù)單目攝像頭的成像原理，由步驟一和步驟二所得到的信息計算出圖像中自圖像頂端起始豎直方向上第m個像素與第m+1個像素間的實際投影距離y[m]，計算出圖像中第m行像素點自圖像左側(cè)起始第η個像素與第η+1個像素的實際投影距離x [m，η]；
[0011]步驟四:如果測量的是高度，則采用高程校正的方法，根據(jù)單目攝像頭的成像原理和步驟三得到的相鄰兩個像素的實際投影距離計算出實際的高度height ;如果測量的是水平距離，則不采用高程校正，直接根據(jù)單目攝像頭的成像原理和步驟三得到的相鄰兩個像素的實際投影距離計算出實際距離length。
[0012]其中，在步驟二中，攝像頭的安裝角度Θ是指攝像頭的視線中軸線與垂直于地面方向的夾角；攝像頭水平方向的視角Θ !是指攝像頭視線的最左側(cè)面與攝像頭視線最右側(cè)面這兩個平面的夾角；攝像頭豎直方向視角θ2是指攝像頭視線的最上面與攝像頭視線最下面這兩個平面的夾角。
[0013]進(jìn)一步的，在步驟三中，根據(jù)單目攝像頭的成像原理，計算出圖像中豎直方向上每相鄰兩個像素的實際距離和水平方向上每相鄰兩個像素的實際投影距離，其具體過程為:
[0014]根據(jù)單目攝像頭的成像原理，得到自圖像頂端起始豎直方向上第m個像素與第m+1個像素間的實際投影距離:
【權(quán)利要求】
1.一種基于單目視覺的可見光圖像測距方法，其特征在于，它包括以下步驟: 步驟一:通過單目攝像頭獲取像素為bXa的單目視覺圖像，并將所獲取圖像保存在計算機(jī)存儲設(shè)備中； 步驟二:測量攝像頭的安裝高度h，攝像頭安裝角度Θ取45°，攝像頭在豎直方向上的視角Θ i，攝像頭在水平方向上的視角θ2; 步驟三:根據(jù)單目攝像頭的成像原理，由步驟一和步驟二所得到的信息計算出圖像中自圖像頂端起始豎直方向上第m個像素與第m+1個像素間的實際投影距離y[m]，計算出圖像中第m行像素點自圖像左側(cè)起始第η個像素與第η+1個像素的實際投影距離x[m，η]； 步驟四:如果測量的是高度，則采用高程校正的方法，根據(jù)單目攝像頭的成像原理和步驟三得到的相鄰兩個像素的實際投影距離計算出實際的高度height ;如果測量的是水平距離，則不采用高程校正，直接根據(jù)單目攝像頭的成像原理和步驟三得到的相鄰兩個像素的實際投影距離計算出實際距離length。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于單目視覺的可見光圖像測距方法，其特征在于，在步驟二中，攝像頭的安裝角度Θ是指攝像頭的視線中軸線與垂直于地面方向的夾角；攝像頭水平方向的視角Θ i是指攝像頭視線的最左側(cè)面與攝像頭視線最右側(cè)面這兩個平面的夾角；攝像頭豎直方向視角θ2是指攝像頭視線的最上面與攝像頭視線最下面這兩個平面的夾角。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于單目視覺的可見光圖像測距方法，其特征在于，步驟三中，根據(jù)單目攝像頭的成像原理，計算出圖像中豎直方向上每相鄰兩個像素的實際距離和水平方向上每相鄰兩個像素的實際投影距離，其具體過程為: 根據(jù)單目攝像頭的成像原理，得到自圖像頂端起始豎直方向上第m個像素與第m+1個像素間的實際投影距離:

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于單目視覺的可見光圖像測距方法，其特征在于，在步驟四中，根據(jù)步驟三所計算出的自圖像頂端起始豎直方向上第m個像素與第m+1個像素間的實際投影距離y [m]，圖像中第m行像素點自圖像左側(cè)起始第η個像素與第η+1個像素的實際投影距離X [rn, η]，計算出圖像中的實際高度height和水平距離length，其具體過程為: 測量高度時，采用高程校正的方法，圖像中任意兩點(圖像中的像素坐標(biāo)分別為(i，s)，(j，t))之間的實際高度為:
【文檔編號】G01C3/00GK103852060SQ201410100639
【公開日】2014年6月11日 申請日期:2014年3月19日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月19日
【發(fā)明者】尹振東, 蔣旭, 吳芝路, 莊樹峰, 尹亮 申請人:哈爾濱工業(yè)大學(xué)