一种基于三目视觉的场景深度信息获取系统技术方案

本发明专利技术公开了基于三目视觉的场景深度信息获取系统，包括三目视觉模块、虚拟枪机双目视觉标定模块以及场景深度信息获取模块，本发明专利技术提出了一种通过移动枪机构建虚拟双目视觉系统的方法来提前估计得到场景深度信息，并以目标的接地点的深度约束来估计其空间位置，达到唯一确定PTZ控制参数的目的。到唯一确定PTZ控制参数的目的。到唯一确定PTZ控制参数的目的。

【技术实现步骤摘要】
一种基于三目视觉的场景深度信息获取系统


[0001]本专利技术涉及场景深度信息获取系统，具体涉及一种基于三目视觉的场景深度信息获取系统。

技术介绍

[0002]在一些军事或民用设施的重点要害部位，如机场场坪、油库、化工厂等，人们对智能视频监控的性能有着更高的要求。
[0003]现有技术中通常采用双目视觉的方法进行目标跟踪，采用枪机或全向摄像机结合PTZ球机实现的双目视觉系统，先使用枪机或全向摄像机检测运动目标，再用PTZ球机实现跟踪和放大抓拍。
[0004]现有技术中PTZ球机的主动跟踪的关键在于由运动目标的状态信息获取PTZ控制参数，在现有技术中由于场景深度(运动目标真实的空间位置)无法唯一确定，给PTZ球机跟踪控制参数计算带来了不确定性。
[0005]综上所述，现有的基于双目视觉的场景深度信息获取系统存在场景深度估计不准确的问题。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于提供一种基于三目视觉的场景深度信息获取系统，用以解决现有技术中的基于双目视觉的场景深度信息获取系统存在场景深度估计不准确的问题。
[0007]为了实现上述任务，本专利技术采用以下技术方案：
[0008]一种三目视觉的场景深度信息获取系统，所述的系统包括三目视觉模块、虚拟枪机双目视觉标定模块以及场景深度信息获取模块；
[0009]所述的三目视觉模块用于采集包含有运动目标的图像，所述的三目视觉模块包括一个枪机和一对PTZ球机，所述的枪机和PTZ球机安装在滑轨上，所述的滑轨平行于水平面设置，所述的枪机沿着所述的滑轨在所述的一对PTZ球机中间移动；所述的PTZ球机零位时的光轴与枪机的朝向相同；一对PTZ球机的参数相同；
[0010]所述的虚拟枪机双目视觉标定模块存储有第一计算机程序，所述的第一计算机程序在被处理器执行时实现以下步骤：
[0011]步骤A、保持标定板位置固定，控制枪机移动至第一抓拍点上，拍摄一副含有标定板的图像，获得第一标定板图像P
A
；
[0012]步骤B、控制所述的枪机固定在第一抓拍点上，拍摄含有运动目标的图像，获得第一枪机图像；
[0013]步骤C、控制枪机移动至第二抓拍点后拍摄含有运动目标的图像，获得第二枪机图像；
[0014]步骤D、控制枪机固定在所述的第二抓拍点上，拍摄一副含有标定板的图像，获得第二标定板图像P
B，
，所述的标定板在拍摄获得第二标定板图像P
B
与拍摄获得第一标定板图
像P
A
时均在所述枪机(3)的视场中部；
[0015]步骤E、利用所述的第一标定板图像P
A
与第二标定板图像P
B
进行标定，获得所述枪机的旋转向量R
AB
以及平移向量t
AB
；
[0016]所述的场景深度信息获取模块用于获得枪机图像中任一点的深度信息；
[0017]所述的场景深度信息获取模块中存储有第二计算机程序，所述的第二计算机程序在被处理器执行时实现以下步骤：
[0018]步骤a、根据所述的枪机的旋转向量R
AB
以及平移向量t
AB
，采用立体校正算法对第一枪机图像与第二枪机图像进行立体校正，获得重投影转换矩阵Q和枪机的旋转矩阵R；获得采集第一枪机图像时枪机的第一内参矩阵K
A
和第一投影矩阵P
A
；
[0019]其中
[0020]步骤b、采用式I将第一枪机图像的T点图像坐标(u
A
,v
A
)映射至摄像机坐标中，获得T点第一摄像机坐标(x
′
A
,y
′
A
)；
[0021][0022]步骤c、利用旋转矩阵R对第一枪机图像进行旋转变换，采用式II获得枪机坐标系的T点第一观测坐标(x
A
,y
A
)；
[0023][0024]步骤d、利用所述的重投影转换矩阵Q对第一枪机图像与第二枪机图像进行重投影后，利用立体匹配算法，获得视差图；
[0025]步骤e、采用式III获得T点在视差图的图像坐标(u
′
A
,v
′
A
)；
[0026][0027]步骤f、根据所述的T点在视差图的图像坐标(u
′
A
,v
′
A
)，获得图像中T点的深度信息。
[0028]进一步地，所述的步骤a中的立体校正算法为Bouguet立体校正算法。
[0029]进一步地，步骤E中采用张正友标定算法进行标定。
[0030]本专利技术与现有技术相比具有以下技术效果：
[0031]1、本专利技术提供的基于三目视觉的场景深度信息获取系统，提出了一种通过移动枪机构建虚拟双目视觉系统的方法来提前估计得到场景深度信息，并以目标的接地点的深度约束来估计其空间位置，达到唯一确定PTZ控制参数的目的。
[0032]2、本专利技术提供的基于三目视觉的场景深度信息获取系统，实现虚拟双目视觉系统下的场景深度获取，并获得了实时图像和视差图的坐标对应关系，提高了场景深度获取的准确性。
附图说明
[0033]图1为本专利技术提供的三目视觉模块的结构示意图；
[0034]图2为本专利技术的一个实施例中提供的枪机在滑轨上的移动路径示意图；
[0035]图3为本专利技术的一个实施例中提供的平行双目视觉系统示意图。
[0036]图中的标号代表：1
‑
滑轨，2
‑
PTZ球机，3
‑
枪机，A
‑
A点，B
‑
B点，T
‑
T点。
具体实施方式
[0037]下面结合附图和实施例对本专利技术进行详细说明。以便本领域的技术人员更好的理解本专利技术。需要特别提醒注意的是，在以下的描述中，当已知功能和设计的详细描述也许会淡化本专利技术的主要内容时，这些描述在这里将被忽略。
[0038]以下对本专利技术涉及的定义或概念内涵做以说明：
[0039]枪机：枪机是监控类摄像机中一种。枪机外观长方体，前面是C/CS镜头接口。
[0040]PTZ球机：Pan
‑
Tilt
‑
Zoom球机，在安防监控应用中是Pan/Tilt/Zoom的简写，代表云台全方位(左右/上下)移动及镜头变倍、变焦控制的球型监控摄像机。
[0041]实施例一
[0042]在本实施例中公开了一种三目视觉的场景深度信息获取系统，系统包括三目视觉模块、虚拟枪机双目视觉标定模块以及场景深度信息获取模块；
[0043]在本实施例中，借助图像中坐标点的深度信息，可以为图像坐标系下的点恢复其对应的空间点三维信息。如果知道了运动目标的三维信息，则可以通过摄像机相互位置关系本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种三目视觉的场景深度信息获取系统，其特征在于，所述的系统包括三目视觉模块、虚拟枪机双目视觉标定模块以及场景深度信息获取模块；所述的三目视觉模块用于采集包含有运动目标的图像，所述的三目视觉模块包括一个枪机(3)和一对PTZ球机(2)，所述的枪机(3)和PTZ球机(2)安装在滑轨(1)上，所述的滑轨(1)平行于水平面设置，所述的枪机(3)沿着所述的滑轨(1)在所述的一对PTZ球机(2)中间移动；所述的PTZ球机(2)零位时的光轴与枪机(3)的朝向相同；所述的一对PTZ球机(2)的参数相同；所述的虚拟枪机双目视觉标定模块存储有第一计算机程序，所述的第一计算机程序在被处理器执行时实现以下步骤：步骤A、保持标定板位置固定，控制枪机(3)移动至第一抓拍点上，拍摄一副含有标定板的图像，获得第一标定板图像P
A
；步骤B、控制所述的枪机(3)固定在第一抓拍点上，拍摄含有运动目标的图像，获得第一枪机图像；步骤C、控制枪机(3)移动至第二抓拍点后拍摄含有运动目标的图像，获得第二枪机图像；步骤D、控制枪机(3)固定在所述的第二抓拍点上，拍摄一副含有标定板的图像，获得第二标定板图像P
B，
，所述的标定板在拍摄获得第二标定板图像P
B
与拍摄获得第一标定板图像P
A
时均在所述枪机(3)的视场中部；步骤E、利用所述的第一标定板图像P
A
与第二标定板图像P
B
进行标定，获得所述枪机(3)的旋转向量R
AB
以及平移向量t
AB
；所述的场景深度信息获取模块用于获得枪机图像中任一点的深度信息；所述的场景深度信息获取模块中存储...

【专利技术属性】
技术研发人员：姜柯，李爱华，苏延召，蔡艳平，王涛，韩德帅，冯国彦，李庆辉，
申请(专利权)人：中国人民解放军火箭军工程大学，
类型：发明
国别省市：