单摄像头平移系统及单摄像头测距方法技术方案

本发明专利技术公开了一种单摄像头平移系统及单摄像头测距方法，方法包括：摄像头在导体轴上预设的初始位置进行拍照，得到第一图像及其对应的第一距离；在第一图像中确定指定点；在摄像头匀速平移的过程中控制摄像头进行拍照，并记录拍照时电流采集器采集的电流数据，得到一帧以上的第二图像及其对应的电流数据；分别计算各第二图像对应的第一距离；根据拍照时间，依序在各第二图像中对指定点或其前一帧的跟踪点进行跟踪，得到各第二图像中的跟踪点；随机选取两帧图像，并根据摄像头的焦距、两帧图像中的指定点或跟踪点的横坐标取值以及两帧图像对应的第一距离的差值绝对值，计算待测目标与所述摄像头之间的距离。本发明专利技术可降低测距的成本。

Single camera translation system and single camera ranging method

【技术实现步骤摘要】
单摄像头平移系统及单摄像头测距方法
本专利技术涉及测距
，尤其涉及一种单摄像头平移系统及单摄像头测距方法。
技术介绍
计算机视觉测距在机器人、监控、体感游戏中有广泛的应用前景。目前市面上已经存在了几种较为成熟的计算机视觉测距产品，主要分为RGB双目测距、红外结构光测距和红外TOF测距。其中，RGB测距的成本最低，只需要两个RGB摄像头；结构光测距和TOF测距则需要红外发射器与红外接收器，前者利用三角测距原理(同RGB双目测距)，后者利用光的飞行时间来计算物体距离。其中，对于双目测距的原理，如图1所示，Q是待测物体上的某一点，OR与OT分别是两个相机的光心，点Q在两个相机感光器上的成像点分别为P和P’，相应的横坐标分别为XR和XT，f为相机焦距(所述相机焦距f为固定参数，可以要求相机厂商给出，或者利用现有技术标定得到)，B为两相机中心距，Z为待测的深度信息，设点P到点P’的距离为dis，则dis＝B-(XR-XT)；并且，由于三角形QPP’与三角形QOROT相似，因此可得dis/B＝(Z-f)/Z；结合上述两个公式，可得Z＝fB/(XR-XT)。虽然RGB双目测距的成本最低，但其计算物体距离需要经过特征点提取与图像匹配的必需步骤，算法复杂度较高。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是：提供一种单摄像头平移系统及单摄像头测距方法，可降低测距的成本。为了解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案为：一种单摄像头平移系统，所述单摄像头平移系统包括摄像头、导体轴、恒压电源、电流采集器、拉动装置和上位机；所述导体轴上设有滑片，所述滑片可滑动地设置在所述导体轴上；所述摄像头设置在所述滑片上；所述导体轴的一端设有导电接线点，所述导电接线点通过导线与所述恒压电源的一端连接，所述滑片通过导线与所述恒压电源的另一端连接；所述导电接线点和滑片分别通过导线与所述电流采集器连接；所述上位机分别与摄像头、拉动装置和电流采集器连接；所述拉动装置与摄像头连接，用于拉动所述摄像头在所述导体轴上匀速滑动。本专利技术还提出一种基于如上所述的单摄像头平移系统的单摄像头测距方法，包括：上位机控制摄像头在导体轴上预设的初始位置进行拍照，得到第一图像，并根据所述初始位置与导体轴设有导电接线点的一端之间的距离，得到第一图像对应的第一距离；上位机在所述第一图像中确定待测距的点，得到指定点；上位机通过控制所述拉动装置驱动所述摄像头在所述导体轴上匀速平移；上位机在摄像头匀速平移的过程中根据预设的采样率控制摄像头进行拍照，并记录拍照时电流采集器采集的电流数据，得到一帧以上的第二图像及其对应的电流数据；上位机分别根据各第二图像对应的电流数据以及预设的恒压电源的电压、导体轴的总长度和最大电阻，计算各第二图像对应的第一距离；上位机根据拍照时间，依序在所述各第二图像中对所述第一图像中的指定点或其前一帧第二图像中的跟踪点进行跟踪，得到各第二图像中的跟踪点；上位机随机选取两帧图像，所述图像包括第一图像和第二图像，并根据所述摄像头的焦距、所述两帧图像中的指定点或跟踪点的横坐标取值以及所述两帧图像对应的第一距离的差值绝对值，计算待测目标与所述摄像头之间的距离。本专利技术的有益效果在于：通过让导电接线点和滑片分别与恒压电源的两端连接，使其形成一个回路，同时导电接线点和滑片还分别连接电流采集器，使得电流采集器可采集导电接线点和滑片之间的导体轴的电流数据，同时，由于恒压电源的电压固定，因此即可根据电阻计算公式计算得到导电接线点和滑片之间的导体轴的电阻，再结合导体轴的总长度和最大电阻，即可计算得到导电接线点和滑片之间的距离，从而可得到摄像头在移动过程中的图像拍摄位置与导电接线点之间的距离，进而可得到任意两帧图像之间的拍摄位置距离；通过特征点的跟踪算法在各图像中确定出跟踪点作为成像点，避免了双目测距特征点提取、图像匹配的计算开销，降低了对运行设备的性能要求；最后根据双目测距原理的公式即可计算出待测的深度信息。本专利技术基于单摄像头实现测距，相比双摄像头测距的方案减少了一个摄像头，降低了视觉测距的设备成本；基于点的跟踪算法确定各图像中的成像点，，降低了对运行设备的性能要求。附图说明图1为双目测距原理示意图；图2为本专利技术实施例一的一种单摄像头平移系统的结构示意图；图3为本专利技术实施例二的单摄像头测距方法的流程图。标号说明：1、摄像头；2、导体轴；3、恒压电源；4、电流采集器；5、拉动装置；6、上位机；21、滑片。具体实施方式为详细说明本专利技术的
技术实现思路
、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图详予说明。本专利技术最关键的构思在于：基于单摄像头实现测距；控制摄像头在水平方向上进行匀速运动，并在图像的水平方向上的相邻范围内实现特征点的跟踪。请参阅图2，一种单摄像头平移系统，所述单摄像头平移系统包括摄像头、导体轴、恒压电源、电流采集器、拉动装置和上位机；所述导体轴上设有滑片，所述滑片可滑动地设置在所述导体轴上；所述摄像头设置在所述滑片上；所述导体轴的一端设有导电接线点，所述导电接线点通过导线与所述恒压电源的一端连接，所述滑片通过导线与所述恒压电源的另一端连接；所述导电接线点和滑片分别通过导线与所述电流采集器连接；所述上位机分别与摄像头、拉动装置和电流采集器连接；所述拉动装置与摄像头连接，用于拉动所述摄像头在所述导体轴上匀速滑动。从上述描述可知，本专利技术的有益效果在于：使得摄像头可以进行匀速平移，且在摄像头平移的过程中可准确地得到摄像头的位置与导电接线点之间的距离，便于后续进行测距。请参阅图3，本专利技术还提出一种基于如上所述的单摄像头平移系统的单摄像头测距方法，包括：上位机控制摄像头在导体轴上预设的初始位置进行拍照，得到第一图像，并根据所述初始位置与导体轴设有导电接线点的一端之间的距离，得到第一图像对应的第一距离；上位机在所述第一图像中确定待测距的点，得到指定点；上位机通过控制所述拉动装置驱动所述摄像头在所述导体轴上匀速平移；上位机在摄像头匀速平移的过程中根据预设的采样率控制摄像头进行拍照，并记录拍照时电流采集器采集的电流数据，得到一帧以上的第二图像及其对应的电流数据；上位机分别根据各第二图像对应的电流数据以及预设的恒压电源的电压、导体轴的总长度和最大电阻，计算各第二图像对应的第一距离；上位机根据拍照时间，依序在所述各第二图像中对所述第一图像中的指定点或其前一帧第二图像中的跟踪点进行跟踪，得到各第二图像中的跟踪点；上位机随机选取两帧图像，所述图像包括第一图像和第二图像，并根据所述摄像头的焦距、所述两帧图像中的指定点或跟踪点的横坐标取值以及所述两帧图像对应的第一距离的差值绝对值，计算待测目标与所述摄像头之间的距离。由上述描述可知，可降低视觉测距的设备成本和对运行设备的性能要求。进一步地，多次执行所述上位机随机选取两帧图像，并根据所述摄像头的焦距、所述两本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种单摄像头平移系统，其特征在于，所述单摄像头平移系统包括摄像头、导体轴、恒压电源、电流采集器、拉动装置和上位机；所述导体轴上设有滑片，所述滑片可滑动地设置在所述导体轴上；所述摄像头设置在所述滑片上；所述导体轴的一端设有导电接线点，所述导电接线点通过导线与所述恒压电源的一端连接，所述滑片通过导线与所述恒压电源的另一端连接；所述导电接线点和滑片分别通过导线与所述电流采集器连接；所述上位机分别与摄像头、拉动装置和电流采集器连接；所述拉动装置与摄像头连接，用于拉动所述摄像头在所述导体轴上匀速滑动。/n

【技术特征摘要】
1.一种单摄像头平移系统，其特征在于，所述单摄像头平移系统包括摄像头、导体轴、恒压电源、电流采集器、拉动装置和上位机；所述导体轴上设有滑片，所述滑片可滑动地设置在所述导体轴上；所述摄像头设置在所述滑片上；所述导体轴的一端设有导电接线点，所述导电接线点通过导线与所述恒压电源的一端连接，所述滑片通过导线与所述恒压电源的另一端连接；所述导电接线点和滑片分别通过导线与所述电流采集器连接；所述上位机分别与摄像头、拉动装置和电流采集器连接；所述拉动装置与摄像头连接，用于拉动所述摄像头在所述导体轴上匀速滑动。


2.一种基于如权利要求1所述的单摄像头平移系统的单摄像头测距方法，其特征在于，包括：
上位机控制摄像头在导体轴上预设的初始位置进行拍照，得到第一图像，并根据所述初始位置与导体轴设有导电接线点的一端之间的距离，得到第一图像对应的第一距离；
上位机在所述第一图像中确定待测距的点，得到指定点；
上位机通过控制所述拉动装置驱动所述摄像头在所述导体轴上匀速平移；
上位机在摄像头匀速平移的过程中根据预设的采样率控制摄像头进行拍照，并记录拍照时电流采集器采集的电流数据，得到一帧以上的第二图像及其对应的电流数据；
上位机分别根据各第二图像对应的电流数据以及预设的恒压电源的电压、导体轴的总长度和最大电阻，计算各第二图像对应的第一距离；
上位机根据拍照时间，依序在所述各第二图像中对所述第一图像中的指定点或其前一帧第二图像中的跟踪点进行跟踪，得到各第二图像中的跟踪点；
上位机随机选取两帧图像，所述图像包括第一图像和第二图像，并根据所述摄像头的焦距、所述两帧图像中的指定点或跟踪点的横坐标取值以及所述两帧图像对应的第一距离的差值绝对值，计算待测目标与所述摄像头之间的距离。


3.根据权利要求2所述的单摄像头测距方法，其特征在于，多次执行所述上位机随机选取两帧图像，并根据所述摄像头的焦距、所述两帧图像中的指定点或跟踪点的横坐标取值以及所述两帧图像对应的第一距离的差值绝对值，计算待测目标与所述摄像头之间的距离的步骤，并根据多次计算得到待测目标与摄像头之间的距离，计算优选距离。


4.根据权利要求2所述的单摄像头测距方法，其特征在于，所述预设的初始位置为导体轴设置导电接线点的一端。


5.根据权利要求2所述的单摄像头测距方法，其特征在于，所述上位机分别根据各第二图像对应的电流数据以及预设的恒压电源的电压、导体轴的总长度和最大电阻，计算各第二图像对应的第一距离具体为：
上位机分别根据各第二图像对应的电流数据以及预设的恒压电源的...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘德建，陈春雷，郭玉湖，陈宏，
申请(专利权)人：福建天泉教育科技有限公司，
类型：发明
国别省市：福建;35