一种非平行光轴双目测距方法技术

本发明专利技术公开了一种非平行光轴双目测距方法，包括：S1、搭建双目系统模型，双目系统模型包括双目测距模块和IMU模块，双目测距模块包括左目相机和右目相机，IMU模块用于监测倾斜角度；S2、获取当前目标第一图像、目标第二图像和倾斜角度；S3、分别计算出目标图像中的目标位置；S4、获得初始测距结果，并判断当前倾斜角度是否低于预设角度阈值，若是，则根据初始测距结果驱动移动机器人向目标行进，否则，对初始测量结果进行矫正，以直立状态下目标到移动机器人的距离作为矫正测距结果，并根据矫正测距结果驱动移动机器人向目标行进。该方法可实时采集图像进行测距并监测机器人的倾斜状态进行测距结果矫正，大大提高测距精度。大大提高测距精度。大大提高测距精度。

【技术实现步骤摘要】
一种非平行光轴双目测距方法


[0001]本专利技术属于机器视觉
，具体涉及一种非平行光轴双目测距方法。

技术介绍

[0002]双目测距原理根据左右相机采集的图像信息计算出对应的实际物体与相机的距离。根据左右相机的位置与姿态，结合相机成像原理推导出相应的测量目标物体到相机的距离。
[0003]但是传统的双目测距都是基于两台摄像机的像平面位于同一平面上、光轴互相平行以及焦距相同的理想条件下进行测距。而在实际情况下，采用平行光轴形成的视场角比较小，视野受限，且两台相机由于装配误差等原因难以保持在同一平面，导致光轴互不平行。此外，两轮机器人在行进时机身的晃动幅度会比较大，导致距离无法测量或测量结果出现跳变，误差较大，无法作为有效的测量结果。因此，使用传统的双目测距算法难以保证测距精度，且不利于扩大视野。本申请提出一种基于非平行光轴的双目测距方法。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于针对上述问题，提出一种非平行光轴双目测距方法，可实时采集图像计算目标到移动机器人的距离，并通过监测移动机器人的倾斜状态对超出倾斜范围的测量结果进行校正，解决了移动机器人行进时由于机身晃动导致测距不准的问题，能够显著提高测距精度。
[0005]为实现上述目的，本专利技术所采取的技术方案为：
[0006]本专利技术提出的一种非平行光轴双目测距方法，应用于移动机器人，包括：
[0007]S1、在移动机器人上搭建双目系统模型，双目系统模型包括双目测距模块和IMU模块，双目测距模块包括左目相机和右目相机，IMU模块用于监测移动机器人相对地面的倾斜角度；
[0008]S2、获取当前左目相机采集的目标第一图像、右目相机采集的目标第二图像和IMU模块监测的倾斜角度；
[0009]S3、分别计算出目标第一图像和目标第二图像中的目标位置；
[0010]S4、获得目标到移动机器人的初始测距结果，并判断当前倾斜角度是否低于预设角度阈值，若是，则根据初始测距结果驱动移动机器人向目标行进，否则，对初始测量结果进行矫正，以直立状态下目标到移动机器人的距离作为矫正测距结果，并根据矫正测距结果驱动移动机器人向目标行进。
[0011]优选地，步骤S4中，初始测距结果计算如下：
[0012]1)计算FK，公式如下：
[0013][0014][0015][0016]∠FKJ＝180
°‑
∠JFK
‑
∠FJD
[0017]2)计算MG，公式如下：
[0018][0019][0020][0021]∠GML＝180
°‑
∠GLE
‑
∠LGM
[0022]3)计算初始测距结果CN，公式如下：
[0023]PD＝EQ＝FDsinθ
[0024]PQ＝PD+DE+EQ
[0025]KM＝PQ
‑
FK
‑
MG
[0026][0027]其中，C为目标位置，D为左目相机的光心，E为右目相机的光心，F为目标第一图像的中心，G为目标第二图像的中心，过G点作DE垂线交于Q，过F点作DE垂线交于P，J为目标位置C在目标第一图像中的点，L为目标位置C在目标第二图像中的点，K为CD与FG的交点，M为CE与FG的交点，过C点作DE的垂线分别交KM于O、交DE于N，θ为左目相机的光轴或右目相机的光轴与DE的垂线的夹角。
[0028]优选地，夹角θ为18
°
。
[0029]优选地，步骤S4中，矫正测距结果计算如下：
[0030]∠NRY＝arctan(NY/RY)
[0031]VU＝RZ＝RScos∠SRZ
[0032]SZ＝SRsin∠SRZ
[0033]SU＝SZ+ZU＝SZ+RV
[0034][0035]当移动机器人为前倾状态时：
[0036]∠SRZ＝∠NRY
‑
∠SRN
[0037]UT＝UV
‑
TV
[0038]CT＝CU+UT
[0039]当移动机器人为后倾状态时：
[0040]∠SRZ＝∠NRY+∠SRN
[0041]TU＝TV
‑
UV
[0042]CT＝CU
‑
TU
[0043]矫正测距结果满足
[0044]其中，R为移动机器人的驱动轮转动中心，V为移动机器人的驱动轮与地面的接触
点，C为目标位置，移动机器人直立状态下过C点作相机光心连线的垂线交于N，移动机器人前倾状态下或后倾状态下过C点作相机光心连线的垂线交于S，过N点作CV垂线交于T，过S点作CV垂线交于U，过R点作NT垂线交于Y，过R点作SU垂线交于Z，∠SRN为移动机器人相对地面的倾斜角度。
[0045]优选地，预设角度阈值为3
°
。
[0046]与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：该方法可实时采集图像计算目标到移动机器人的距离并监测移动机器人的倾斜状态，根据不同的倾斜状态控制移动机器人运动，且当超过预设角度阈值时对初始测距结果进行矫正，解决了移动机器人行进时由于机身晃动导致测距不准的问题，能够显著提高测距精度。
附图说明
[0047]图1为本专利技术的非平行光轴双目测距方法流程图；
[0048]图2为本专利技术的移动机器人测距原理图；
[0049]图3为本专利技术的移动机器人直立状态工作示意图；
[0050]图4为本专利技术的移动机器人前倾状态工作示意图；
[0051]图5为本专利技术的移动机器人直立状态和前倾状态组合示意图；
[0052]图6为本专利技术的移动机器人前倾状态下矫正模型测距原理图；
[0053]图7为本专利技术的移动机器人后仰状态工作示意图；
[0054]图8为本专利技术的移动机器人直立状态和后仰状态组合示意图；
[0055]图9为本专利技术的移动机器人后仰状态下矫正模型测距原理图。
具体实施方式
[0056]下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
[0057]需要说明的是，除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的
的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是在于限制本申请。
[0058]如图1
‑
9所示，一种非平行光轴双目测距方法，应用于移动机器人，包括：
[0059]S1、在移动机器人上搭建双目系统模型，双目系统模型包括双目测距模块和IMU模块，双目测距模块包括左目相机和右目相机，IMU模块用于监测移动机器人相对地面的倾斜角度。
[006本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种非平行光轴双目测距方法，应用于移动机器人，其特征在于：所述非平行光轴双目测距方法，包括：S1、在所述移动机器人上搭建双目系统模型，所述双目系统模型包括双目测距模块和IMU模块，所述双目测距模块包括左目相机和右目相机，所述IMU模块用于监测所述移动机器人相对地面的倾斜角度；S2、获取当前所述左目相机采集的目标第一图像、所述右目相机采集的目标第二图像和所述IMU模块监测的倾斜角度；S3、分别计算出所述目标第一图像和所述目标第二图像中的目标位置；S4、获得所述目标到所述移动机器人的初始测距结果，并判断当前所述倾斜角度是否低于预设角度阈值，若是，则根据所述初始测距结果驱动所述移动机器人向所述目标行进，否则，对所述初始测量结果进行矫正，以直立状态下所述目标到所述移动机器人的距离作为矫正测距结果，并根据所述矫正测距结果驱动所述移动机器人向所述目标行进。2.如权利要求1所述的非平行光轴双目测距方法，其特征在于：步骤S4中，所述初始测距结果计算如下：1)计算FK，公式如下：K，公式如下：K，公式如下：∠FKJ＝180
°‑
∠JFK
‑
∠FJD2)计算MG，公式如下：2)计算MG，公式如下：2)计算MG，公式如下：∠GML＝180
°‑
∠GLE
‑
∠LGM3)计算所述初始测距结果CN，公式如下：PD＝EQ＝FDsinθPQ＝PD+DE+EQKM＝PQ
‑
FK
‑
MG其中，C为目标位置，D为所述左目相机的光心，E为所述右目相机的光心，F为所述目标第一图像的中心，G为所述目标...

【专利技术属性】
技术研发人员：楼杰，周俊阳，董辉，郭方洪，吴祥，张文安，
申请(专利权)人：金华市浙工大创新联合研究院，
类型：发明
国别省市：