一种双目测距方法及系统技术方案

本发明专利技术涉及计算机视觉领域，公开了一种双目测距方法及系统，其方法包括：通过双目相机拍摄待测实物，得到第一实物图像和第二实物图像；根据预先计算得到的缩放因子对第一实物图像或第二实物图像进行焦距矫正，以减小第一实物图像与第二实物图像的焦距差；根据焦距矫正后的第一实物图像和第二实物图像计算待测实物距离双目相机的距离。本发明专利技术在双目测距之前，利用焦距矫正的算法对双目测距使用的图像进行处理，矫正原本焦距不同的左右图像，使两者的焦距近似一致，使得在进行双目测距时，不需要去关注相机焦距不一致的问题，不仅省时省力，而且扩大了双目测距的适用环境，降低了双目测距的使用条件和设备门槛。

A Binocular Ranging Method and System

【技术实现步骤摘要】
一种双目测距方法及系统
本专利技术属于计算机视觉
，特别涉及一种双目测距方法及系统。
技术介绍
双目测距技术作为双目视觉系统的基石，对于促进以计算机视觉系统为基础的增强现实技术(AR技术)、虚拟现实技术(VR技术)、人工智能技术(AI技术)等当下最火热的计算机领域的前沿发展技术有着极大的作用。因此，研究、改进和完善双目测距技术，拓展双目测距的应用场景和适用环境，提高双目测距技术的测距精度，降低双目测距技术的使用门槛，对于计算机视觉研究方向的发展，以及整个计算机学科
的发展都具有十分巨大的作用，且前景广阔。目前，双目测距技术的使用门槛仍然较高，对于设备的要求也较高，其中一个很重要的要求就是双目相机使用的两部相机焦距必须一致或近似一致，而变焦相机的焦距是不能确保一致的，从而导致双目测距的应用受到限制，不利于双目测距的进一步发展。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种双目测距方法及系统，通过对焦距不同的双目相机采集的两幅图像进行预处理，矫正原本焦距不相同的两幅图像，使得两幅图像的焦距趋于一致，以满足双目测距对于双目相机焦距一致的要求。本专利技术提供的技术方案如下：一方面，本专利技术提供一种双目测距方法，包括：通过双目相机拍摄待测实物，得到第一实物图像和第二实物图像；根据预先计算得到的缩放因子对所述第一实物图像或所述第二实物图像进行焦距矫正，以减小所述第一实物图像与所述第二实物图像的焦距差；根据焦距矫正后的所述第一实物图像和所述第二实物图像计算所述待测实物距离所述双目相机的距离。进一步地，所述缩放因子的计算方法为：通过所述双目相机拍摄棋盘标定板，得到第一棋盘标定图像和第二棋盘标定图像；获取所述第一棋盘标定图像和所述第二棋盘标定图像的角点信息；在所述第一棋盘标定图像中选取三个以上的角点，形成第一多边形；在所述第二棋盘标定图像中选取与所述三个以上的角点一一对应的点，形成第二多边形；根据所述第一多边形和所述第二多边形的角点信息，计算所述第一棋盘标定图像与所述第二棋盘标定图像之间的缩放因子。进一步地，所述根据所述第一多边形和所述第二多边形的角点信息，计算所述第一棋盘标定图像与所述第二棋盘标定图像之间的缩放因子具体包括：获取所述第一多边形和所述第二多边形的各个角点的坐标；定义所述第一多边形和所述第二多边形的起点坐标一致；将所述第一多边形和所述第二多边形的角点的坐标代入公式(1)，求解得到b11、b12、b13、b21、b22、b23、b31、b32、b33；将所述b11、b12、b13、b21、b22、b23、b31、b32、b33代入公式(2)，求解得到缩放因子；其中，B表示空间变换矩阵；s表示缩放因子；(x，y，z，1)表示第一多边形中的角点坐标；(x′，y′，z′，1)表示第二多边形中的角点坐标。进一步地，所述根据焦距矫正后的所述第一实物图像和所述第二实物图像计算所述待测实物距离所述双目相机的距离具体包括：根据预先标定的相机参数对焦距矫正后的所述第一实物图像和所述第二实物图像进行畸变校正；对畸变校正后的所述第一实物图像和所述第二实物图像进行立体匹配，得到视差图；根据所述视差图和所述标定得到的相机参数，计算所述待测实物距离所述双目相机的距离；其中，所述相机参数的标定方法为：根据缩放因子对所述第一棋盘标定图像或所述第二棋盘标定图像进行焦距矫正；根据焦距矫正后的所述第一棋盘标定图像和所述第二棋盘标定图像对所述双目相机进行标定，得到所述双目相机的相机参数。进一步地，所述根据预先计算得到的缩放因子对所述第一实物图像或所述第二实物图像进行焦距矫正，以减小所述第一实物图像与所述第二实物图像的焦距差具体包括：根据预先计算得到的缩放因子对所述第一实物图像或所述第二实物图像进行放大；当所述第一实物图像被放大时，将放大的所述第一实物图像的图像中心点作为中心，采用与所述第二实物图像同等大小的框对放大的所述第一实物图像进行剪裁，得到焦距矫正后的第一实物图像，以减小所述第一实物图像与所述第二实物图像的焦距差；当所述第二实物图像被放大时，将放大的所述第二实物图像的图像中心点作为中心，采用与所述第一实物图像同等大小的框对放大的所述第二实物图像进行剪裁，得到焦距矫正后的第二实物图像，以减小所述第一实物图像与所述第二实物图像的焦距差。另一方面，本专利技术还提供一种双目测距系统，包括：图像采集模块，用于拍摄待测实物，得到第一实物图像和第二实物图像；焦距矫正模块，用于根据预先计算得到的缩放因子对所述第一实物图像或所述第二实物图像进行焦距矫正，以减小所述第一实物图像与所述第二实物图像的焦距差；测距模块，用于根据焦距矫正后的所述第一实物图像和所述第二实物图像计算所述待测实物距离所述双目相机的距离。进一步地，所述图像采集模块，还用于拍摄棋盘标定板，得到第一棋盘标定图像和第二棋盘标定图像；所述系统还包括缩放因子计算模块，所述缩放因子计算模块包括：角点信息获取单元，用于获取所述第一棋盘标定图像和所述第二棋盘标定图像的角点信息；角点选取单元，用于在所述第一棋盘标定图像中选取三个以上的角点，形成第一多边形；所述角点选取单元，还用于在所述第二棋盘标定图像中选取与所述三个以上的角点一一对应的点，形成第二多边形；缩放因子计算单元，用于根据所述第一多边形和所述第二多边形的角点信息，计算所述第一棋盘标定图像与所述第二棋盘标定图像之间的缩放因子。进一步地，所述缩放因子计算单元包括：坐标获取子单元，用于获取所述第一多边形和所述第二多边形的各个角点的坐标；定义子单元，用于定义所述第一多边形和所述第二多边形的起点坐标一致；求解子单元，用于将所述第一多边形和所述第二多边形的角点的坐标代入公式(1)，求解得到b11、b12、b13、b21、b22、b23、b31、b32、b33；所述求解子单元，还用于将所述b11、b12、b13、b21、b22、b23、b31、b32、b33代入公式(2)，求解得到缩放因子；其中，B表示空间变换矩阵；s表示缩放因子；(x，y，z，1)表示第一多边形中的角点坐标；(x′，y′，z′，1)表示第二多边形中的角点坐标。进一步地，所述测距模块包括：畸变校正单元，用于根据预先标定的相机参数对焦距矫正后的所述第一实物图像和所述第二实物图像进行畸变校正；立体匹配单元，用于对畸变校正后的所述第一实物图像和所述第二实物图像进行立体匹配，得到视差图；距离计算单元，用于根据所述视差图和所述标定得到的相机参数，计算所述待测实物距离所述双目相机的距离；所述系统还包括相机标定模块，所述相机标定模块，用于根据缩放因子对所述第一棋盘标定图像或所述第二棋盘标定图像进行焦距矫正；并根据焦距矫正后的所述第一棋盘标定图像和所述第二棋盘标定图像对所述双目相机进行标定，得到所述双目相机的相机参数。进一步地，所述焦距矫正模块包括：放大单元，用于根据预先计算得到的缩放因子对所述第一实物图像或所述第二实物图像进行放大；剪裁单元，用于当所述第一实物图像被放大时，将放大的所述第一实物图像的图像中心点作为中心，采用与所述第二实物图像同等大小的框对放大的所述第一实物图像进行剪裁，得到焦距矫正后的第一实物图像，以减小所述第一实物图像与所述第二实物图像的焦距差；所述剪裁单元，还用于当所述第二实物图像被放大时，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种双目测距方法，其特征在于，包括：通过双目相机拍摄待测实物，得到第一实物图像和第二实物图像；根据预先计算得到的缩放因子对所述第一实物图像或所述第二实物图像进行焦距矫正，以减小所述第一实物图像与所述第二实物图像的焦距差；根据焦距矫正后的所述第一实物图像和所述第二实物图像计算所述待测实物距离所述双目相机的距离。

【技术特征摘要】
1.一种双目测距方法，其特征在于，包括：通过双目相机拍摄待测实物，得到第一实物图像和第二实物图像；根据预先计算得到的缩放因子对所述第一实物图像或所述第二实物图像进行焦距矫正，以减小所述第一实物图像与所述第二实物图像的焦距差；根据焦距矫正后的所述第一实物图像和所述第二实物图像计算所述待测实物距离所述双目相机的距离。2.根据权利要求1所述的一种双目测距方法，其特征在于，所述缩放因子的计算方法为：通过所述双目相机拍摄棋盘标定板，得到第一棋盘标定图像和第二棋盘标定图像；获取所述第一棋盘标定图像和所述第二棋盘标定图像的角点信息；在所述第一棋盘标定图像中选取三个以上的角点，形成第一多边形；在所述第二棋盘标定图像中选取与所述三个以上的角点一一对应的点，形成第二多边形；根据所述第一多边形和所述第二多边形的角点信息，计算所述第一棋盘标定图像与所述第二棋盘标定图像之间的缩放因子。3.根据权利要求2所述的一种双目测距方法，其特征在于，所述根据所述第一多边形和所述第二多边形的角点信息，计算所述第一棋盘标定图像与所述第二棋盘标定图像之间的缩放因子具体包括：获取所述第一多边形和所述第二多边形的各个角点的坐标；定义所述第一多边形和所述第二多边形的起点坐标一致；将所述第一多边形和所述第二多边形的角点的坐标代入公式(1)，求解得到b11、b12、b13、b21、b22、b23、b31、b32、b33；将所述b11、b12、b13、b21、b22、b23、b31、b32、b33代入公式(2)，求解得到缩放因子；其中，B表示空间变换矩阵；s表示缩放因子；(x，y，z，1)表示第一多边形中的角点坐标；(x′，y′，z′，1)表示第二多边形中的角点坐标。4.根据权利要求2所述的一种双目测距方法，其特征在于，所述根据焦距矫正后的所述第一实物图像和所述第二实物图像计算所述待测实物距离所述双目相机的距离具体包括：根据预先标定的相机参数对焦距矫正后的所述第一实物图像和所述第二实物图像进行畸变校正；对畸变校正后的所述第一实物图像和所述第二实物图像进行立体匹配，得到视差图；根据所述视差图和所述标定得到的相机参数，计算所述待测实物距离所述双目相机的距离；其中，所述相机参数的标定方法为：根据缩放因子对所述第一棋盘标定图像或所述第二棋盘标定图像进行焦距矫正；根据焦距矫正后的所述第一棋盘标定图像和所述第二棋盘标定图像对所述双目相机进行标定，得到所述双目相机的相机参数。5.根据权利要求1-4任一项所述的一种双目测距方法，其特征在于，所述根据预先计算得到的缩放因子对所述第一实物图像或所述第二实物图像进行焦距矫正，以减小所述第一实物图像与所述第二实物图像的焦距差具体包括：根据预先计算得到的缩放因子对所述第一实物图像或所述第二实物图像进行放大；当所述第一实物图像被放大时，将放大的所述第一实物图像的图像中心点作为中心，采用与所述第二实物图像同等大小的框对放大的所述第一实物图像进行剪裁，得到焦距矫正后的第一实物图像，以减小所述第一实物图像与所述第二实物图像的焦距差；当所述第二实物图像被放大时，将放大的所述第二实物图像的图像中心点作为中心，采用与所述第一实物图像同等大小的框对放大的所述第二实物图像进行剪裁，得到焦距矫正后的第二实物图像，以减小所述第一实物图像与所述第二实物图像的焦距差。6.一种双目测距系统，其特征在于，...

【专利技术属性】
技术研发人员：彭涛，王东旭，刘军平，姜明华，胡新荣，何儒汉，陈常念，吴忠华，
申请(专利权)人：武汉纺织大学，武汉奥浦信息技术有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北,42