一种基于单目视觉的目标测距方法技术

本发明专利技术公开了一种基于单目视觉的目标测距方法。首先建立驾驶坐标系、像素坐标系和图像坐标系；然后对单目相机进行相机标定，获得相机的内参矩阵；再利用相机采集图像信息，并对目标完成识别，获取目标所在矩形区域信息，以矩形下边框的中点为目标投影测距参考点；根据该点的像素坐标，分别计算出目标与相机的X轴和Y轴方向的距离；根据勾股定理，最后求得目标的距离。该方法在目标识别的基础上，根据目标投影点的像素位置可以在无需知道目标物体高度的前提下，分别计算出X和Y方向上的距离，进而实现单目测距。本方法可移植性高，测距精度理想，操作简便，在实时目标测距方面有很好的表现。

【技术实现步骤摘要】
一种基于单目视觉的目标测距方法
本专利技术属于机器视觉领域，具体涉及一种目标测距方法。
技术介绍
随着万物互联时代的到来，安全辅助驾驶技术和无人驾驶技术发展势头迅猛，目标测距作为其重要组成部分，有很高的研究价值。机器视觉作为辅助可以帮助我们获取行驶过程中的很多信息，包括距离信息。目前基于机器视觉进行距离测算的方法大致有两种，分别是双目测距和单目测距。双目测距的机器视觉信息处理技术基于人类视觉的视差理论，通过图像物体的特征点进行匹配重构三维坐标系，恢复三维世界中的深度信息。双目测距精度较高，但存在对摄像头安装和协同性要求较高、处理数据过程中计算量大、对处理器性能要求较高以及测距实时性能不好的问题。单目视觉测距系统可以比较好地解决上述问题，其适用范围广、操作简单、安装成本低、计算量较小、处理单幅图像速度快，可以较好地保证处理的实时性。常见的单目视觉测距模型有三种，分别是小孔成像测距模型、静态图像测距模型和连续多帧图像测距模型。其中小孔相机测距模型是最基本的测距模型，该测距模型与人眼观察物体的光学原理相类似，成像平面到物体的距离与成像平面上虚本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于单目视觉的目标测距方法，其特征在于，包括以下步骤：/n步骤1：建立驾驶坐标系、像素坐标系和图像坐标系；/n以单目相机光心O投影到地面的点作为驾驶坐标系的原点O′，目标移动的方向为Y轴正方向，相对于目标移动方向的正右方向作为X轴正方向，建立驾驶坐标系O′-XY；/n以单目相机成像平面的左上角点作为像素坐标系的原点o″，竖直向下方向为v轴正方向，水平向右方向为u轴正方向，建立像素坐标系o″-uv；/n以单目相机光轴所在的直线和单目相机成像平面的交点作为图像坐标系的原点o′，竖直向下方向为y轴正方向，水平向右方向为x轴正方向，建立图像坐标系o′-xy；/n步骤2：相机标定；/n对单目相机...

【技术特征摘要】
1.一种基于单目视觉的目标测距方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1：建立驾驶坐标系、像素坐标系和图像坐标系；
以单目相机光心O投影到地面的点作为驾驶坐标系的原点O′，目标移动的方向为Y轴正方向，相对于目标移动方向的正右方向作为X轴正方向，建立驾驶坐标系O′-XY；
以单目相机成像平面的左上角点作为像素坐标系的原点o″，竖直向下方向为v轴正方向，水平向右方向为u轴正方向，建立像素坐标系o″-uv；
以单目相机光轴所在的直线和单目相机成像平面的交点作为图像坐标系的原点o′，竖直向下方向为y轴正方向，水平向右方向为x轴正方向，建立图像坐标系o′-xy；
步骤2：相机标定；
对单目相机进行标定，获得单目相机内参矩阵：



其中fx为单目相机在X方向的焦距，fy为单目相机在Y方向的焦距，u0、v0分别是图像坐标系的原点o′在像素坐标系中的横坐标和纵坐标；
步骤3：使用单目相机在成像平面上生成包含目标的图像，对图像中的目标识别并定位，获取包含完整目标的面积最小矩形，连接矩形下边框的中点A′与光心O，并延长A′O与地面交于点A，点A定义为在地面的目标投影点，将目标投影点A作为测距参考点；
步骤4：定义：目标投影点A在驾驶坐标系Y轴上的分量点为P，单目相机的高度为H，单目相机光轴与地面夹角为α；点P和光心O的连线与Y轴的夹角为β，点P和光心O的连线与单目相机光轴的夹角为γ；点P在驾驶坐标系的坐标为P(0,Y)；点P通过单目相机在成像平面上的投影点为P′，点P′在图像坐标系的坐标为(0,y)，点P′在像素坐标系的坐标为(u0,v)；
定义：目标投影点A在驾驶坐标系X轴上的分量点为Q，点Q在驾驶坐标系的坐标为Q(X,0)；点Q通过单目相机在成像平面上的投影点为Q′，点Q′在图像坐系的坐标为(x,0)，点Q′在像素坐标系的坐标为(u,v0)；单目相机的光轴与Y轴的交点为Oo(0,YO)；
当点P位于O′Oo的延长线上时，有几何关系如下：
β＝α-γ






式中，f为单目相机的焦距；
对y进行坐标变换，将成像...

【专利技术属性】
技术研发人员：廉明，陈小锋，原晓佩，
申请(专利权)人：西北工业大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61