一種基于單目視覺(jué)的可見(jiàn)光圖像測(cè)距方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種基于單目視覺(jué)的可見(jiàn)光圖像測(cè)距方法，本發(fā)明通過(guò)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(gè)像素豎直、水平距離與空間實(shí)際距離的一一對(duì)應(yīng)關(guān)系，最后通過(guò)上述一一對(duì)應(yīng)關(guān)系得到圖像中任意兩點(diǎn)之間的實(shí)際距離。本發(fā)明采用單個(gè)攝像頭工作，通過(guò)計(jì)算機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)測(cè)距，降低了設(shè)備復(fù)雜度，有效降低了設(shè)備成本；通過(guò)計(jì)算圖像中每個(gè)像素點(diǎn)所代表的實(shí)際高度以及水平距離，然后測(cè)量實(shí)際水平距離和高度，降低了計(jì)算復(fù)雜度。
【專利說(shuō)明】一種基于單目視覺(jué)的可見(jiàn)光圖像測(cè)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(jué)的可見(jiàn)光圖像測(cè)距方法。
【背景技術(shù)】:
[0002]圖像測(cè)量技術(shù)以光學(xué)為基礎(chǔ)，融入了光電子學(xué)、計(jì)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(cè)量系統(tǒng)。圖像測(cè)量就是測(cè)量被測(cè)對(duì)象時(shí)，把圖像當(dāng)作檢測(cè)和傳遞的手段或載體加以利用的測(cè)量方法，其目的是從圖像中提取有用的信號(hào)。圖像測(cè)量的基本原理就是處理被測(cè)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(cè)量系統(tǒng)的基礎(chǔ)和關(guān)鍵。
[0003]圖像測(cè)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(gè)子系統(tǒng)組成。光照系統(tǒng)中的背景光源對(duì)被測(cè)物特征區(qū)域進(jìn)行照射，然后利用數(shù)字成像設(shè)備對(duì)其進(jìn)行成像，并直接將圖像數(shù)字信號(hào)傳人計(jì)算機(jī)，完成圖像采集在計(jì)算機(jī)中利用，編制的軟件對(duì)采集的數(shù)字圖像進(jìn)行處理，得到被測(cè)物的特征信息，并通過(guò)圖像輸出設(shè)備對(duì)其進(jìn)行圖像輸出。
[0004]基于單目視覺(jué)的可見(jiàn)光圖像測(cè)距技術(shù)只采用一個(gè)攝像機(jī)，所以結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，相應(yīng)的對(duì)攝像機(jī)的標(biāo)定也較為簡(jiǎn)單，同時(shí)避免了雙目視覺(jué)中立體匹配的困難。所以具有設(shè)備簡(jiǎn)單，代價(jià)較低、測(cè)量過(guò)程快捷，環(huán)境適應(yīng)性好、測(cè)量數(shù)據(jù)比較客觀等優(yōu)點(diǎn)。

【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(jué)的可見(jiàn)光圖像測(cè)距方法。
[0006]為了解決【背景技術(shù)】所存在的問(wèn)題，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案:
[0007]一種基于單目視覺(jué)的可見(jiàn)光圖像測(cè)距方法，它包括以下步驟:
[0008]步驟一:通過(guò)單目攝像頭獲取像素為bXa的單目視覺(jué)圖像，并將所獲取圖像保存在計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)設(shè)備中；
[0009]步驟二:測(cè)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(jì)算出圖像中自圖像頂端起始豎直方向上第m個(gè)像素與第m+1個(gè)像素間的實(shí)際投影距離y[m]，計(jì)算出圖像中第m行像素點(diǎn)自圖像左側(cè)起始第η個(gè)像素與第η+1個(gè)像素的實(shí)際投影距離x [m，η]；
[0011]步驟四:如果測(cè)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(gè)像素的實(shí)際投影距離計(jì)算出實(shí)際的高度height ;如果測(cè)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(gè)像素的實(shí)際投影距離計(jì)算出實(shí)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(gè)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(gè)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(jì)算出圖像中豎直方向上每相鄰兩個(gè)像素的實(shí)際距離和水平方向上每相鄰兩個(gè)像素的實(shí)際投影距離，其具體過(guò)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(gè)像素與第m+1個(gè)像素間的實(shí)際投影距離:
【權(quán)利要求】
1.一種基于單目視覺(jué)的可見(jiàn)光圖像測(cè)距方法，其特征在于，它包括以下步驟: 步驟一:通過(guò)單目攝像頭獲取像素為bXa的單目視覺(jué)圖像，并將所獲取圖像保存在計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)設(shè)備中； 步驟二:測(cè)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(jì)算出圖像中自圖像頂端起始豎直方向上第m個(gè)像素與第m+1個(gè)像素間的實(shí)際投影距離y[m]，計(jì)算出圖像中第m行像素點(diǎn)自圖像左側(cè)起始第η個(gè)像素與第η+1個(gè)像素的實(shí)際投影距離x[m，η]； 步驟四:如果測(cè)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(gè)像素的實(shí)際投影距離計(jì)算出實(shí)際的高度height ;如果測(cè)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(gè)像素的實(shí)際投影距離計(jì)算出實(shí)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(jué)的可見(jiàn)光圖像測(cè)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(gè)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(gè)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(jué)的可見(jiàn)光圖像測(cè)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(jì)算出圖像中豎直方向上每相鄰兩個(gè)像素的實(shí)際距離和水平方向上每相鄰兩個(gè)像素的實(shí)際投影距離，其具體過(guò)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(gè)像素與第m+1個(gè)像素間的實(shí)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(jué)的可見(jiàn)光圖像測(cè)距方法，其特征在于，在步驟四中，根據(jù)步驟三所計(jì)算出的自圖像頂端起始豎直方向上第m個(gè)像素與第m+1個(gè)像素間的實(shí)際投影距離y [m]，圖像中第m行像素點(diǎn)自圖像左側(cè)起始第η個(gè)像素與第η+1個(gè)像素的實(shí)際投影距離X [rn, η]，計(jì)算出圖像中的實(shí)際高度height和水平距離length，其具體過(guò)程為: 測(cè)量高度時(shí)，采用高程校正的方法，圖像中任意兩點(diǎn)(圖像中的像素坐標(biāo)分別為(i，s)，(j，t))之間的實(shí)際高度為:
【文檔編號(hào)】G01C3/00GK103852060SQ201410100639
【公開(kāi)日】2014年6月11日 申請(qǐng)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(shù)峰, 尹亮 申請(qǐng)人:哈爾濱工業(yè)大學(xué)