一种基于同轴摄影的视觉测距方法技术

本发明专利技术涉及一种基于同轴摄影的视觉测距方法，包括：搭建同轴测距装置，消除所述同轴测距装置中相机内参属性的内参畸变，通过消除内参畸变后的所述同轴测距装置对同一目标进行曝光，获取不同深度的照片，即不同像平面，确定同一目标在不同像平面中平面点的像素坐标；对所述像素坐标进行内参修正，获取所述平面点相对于光心的像素坐标，基于所述所述平面点相对于光心的像素坐标，构建像平面点的相机坐标系，根据所述像平面点的相机坐标，建立距离与坐标转换模型，获取目标到相机光心平面的距离。本发明专利技术涉及本发明专利技术旨在利用了同轴布局相机之间深度视觉差，实现了单目和基线双目之外的第三种视觉算法，提高了实际工程应用中的测距精度和应用广度。精度和应用广度。精度和应用广度。

【技术实现步骤摘要】
一种基于同轴摄影的视觉测距方法


[0001]本专利技术涉及目标测距
，特别是涉及一种基于同轴摄影的视觉测距方法。

技术介绍

[0002]随着人工智能领域的不断发展，机器视觉测距也成为了该领域中精准定位目标物体的一种重要手段，可以得到物体到相机的三维坐标信息及尺度信息。目前世面上现有的视觉测距方法有：单目测距和双目测距。除此之外，其他一些基于图像识别的视觉测距方法其基本原理还是来自单目与双目技术。但当前的视觉测距技术，都存在对目标物体的待测环境要求较高或者计算过程复杂，测量精度低等弊端。
[0003]因此，亟需找到新的视觉测距方法，能够更加有效地提供测距的数据，推动视觉测距技术的发展。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是提出了一种基于同轴摄影的视觉测距方法，旨在利用了同轴布局相机之间深度视觉差，实现了单目和基线双目之外的第三种视觉算法，提高了实际工程应用中的测距精度和应用广度。
[0005]为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：
[0006]一种基于同轴摄影的视觉测距方法，包括：
[0007]搭建同轴测距装置，消除所述同轴测距装置中相机内参属性的内参畸变，通过消除内参畸变后的所述同轴测距装置对同一目标进行曝光，获取不同深度的照片，即不同像平面，确定同一目标在不同像平面中平面点的像素坐标；
[0008]对所述像素坐标进行内参修正，获取所述平面点相对于光心的像素坐标，基于所述所述平面点相对于光心的像素坐标，构建像平面点的相机坐标系，根据所述像平面点的相机坐标，建立距离与坐标转换模型，获取目标到相机光心平面的距离。
[0009]可选地，消除所述同轴测距装置中相机内参属性的内参畸变的方法为：
[0010][0011]其中，x，y，z均为被测物体在相机坐标系的坐标，X
′
，y
′
为被测物体在像素坐标系的坐标，为内参矩阵，c
x
，c
y
为被光心在图像坐标系的坐标，f
x
，f
y
为像素焦距。
[0012]可选地，所述像平面包括：第一相机拍摄照片平面和第二相机拍摄照片平面，所述平面点包括：第一像素平面点和第二像素平面点。
[0013]可选地，确定同一目标在不同像平面中平面点的像素坐标的方法为：
[0014][0015][0016]其中，a
′
和b
′
分别为第一像平面点和第二像平面点所对应的像素坐标，x
a
、y
a
、和x
b
、y
b
分别为第一像平面和第二相平面上待测点的相机坐标，H为两像平面垂直间距，此时等同于同一目标在真实世界中形成两张照片的实际距离L，D
‑
H为光点与第一像平面的距离，D为光心到第二像平面的距离，为内参矩阵，f
x
，f
y
为像素焦距，c
x
，c
y
为p点在图像坐标系中光心的坐标，x
′
a
、y
′
a
为第一像平面点的像素坐标，x
′
b
、y
′
b
为第二像平面点的像素坐标。
[0017]可选地，对所述像素坐标进行内参修正的方法为：
[0018][0019]其中，X
′
a
、y
′
a
为第一像平面点的像素坐标，x
′
b
、y
′
b
为第二像平面点的像素坐标，x
a
″
、y
a
″
为第一像平面点的相对于光心像素坐标，x
b
″
、yb
″
为第二像平面点的相对于光心的像素坐标，c
x
，c
y
为p点在图像坐标系中光心的坐标。
[0020]可选地，构建像平面点的相机坐标系包括：构建像平面点a、b所在两个三维相机坐标系中Xa、Ya，Xb、Yb坐标；
[0021]构建像平面点a、b所在两个三维相机坐标系中Xa、Ya，Xb、Yb坐标的方法为：
[0022][0023][0024][0025][0026]其中，x
a
、x
b
分别为第一像平面点和第二像平面点的在相机坐标系的x轴坐标，y
a
、y
b
为第一像平面点和第二像平面点的在相机坐标系的y轴坐标，x
a
″
、y
a
″
为第一像平面点的
相对于光心像素坐标，x
b
″
、y
b”为第二像平面点的相对于光心的像素坐标，D为光心与第二像平面之间的距离，D
‑
H为光心与第一像平面的距离，f
x
，f
y
为像素焦距。
[0027]可选地，根据所述像平面点的相机坐标，建立距离与坐标转换模型的方法为：
[0028]AD2‑
BD+C＝0
[0029][0030][0031][0032]其中，A、B、C为数学指代，无实际物理意义，L为两点实际距离，D为光心平面到第二像平面深度距离，x
a
″
、y
a
″
为第一像平面点相对于光心像素坐标，H为第一像平面与第二像平面之间的距离，x
b
″
、y
b
为第二像平面点相对于光心的像素坐标，f
x
，f
y
为像素焦距。
[0033]可选地，获取所述目标到相机光心平面的距离的方法为：
[0034][0035]其中，A、B、C为数学指代，无实际物理意义，D为光心平面到第二像平面深度距离，即待测物到第二像平面的距离，其值也为第二相机构成的三维相机坐标中的Za。
[0036]可选地，该方法还包括：
[0037]基于所述深度距离和所述像平面点，获取所述像平面点在相机空间坐标中的位置，生成多点定位点云，并进行空间三维成像。
[0038]本专利技术的有益效果为：
[0039]与单目测距相比，无须其他参照物。相机前后固定距离布局，使得照片中所有点自带参照尺寸(相当于第一张照片中所有景物全部向前移动了固定距离)，不同于单目需要横向距离做参照，本专利技术通过纵向距离作为参照，继而通过算法求解测距。
[0040]与当前双目测距相比，而本方案纵向调教更为容易，可凭借光轴一致等方法实现。而横向双目调教难度较大计算复杂，在实用场景上，当前双目要求保持一定距离才能精准，但有时现场条件不具备，例如左右遇障碍物施展不开，或汽车那样左右最多只能是车宽否则无法配置在单一设备上。
[0041]同轴摄影同样可以实现两相机分离布局，甚至可以本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于同轴摄影的视觉测距方法，其特征在于，包括：搭建同轴测距装置，消除所述同轴测距装置中相机内参属性的内参畸变，通过消除内参畸变后的所述同轴测距装置对同一目标进行曝光，获取不同深度的照片，即不同像平面，确定同一目标在不同像平面中平面点的像素坐标；对所述像素坐标进行内参修正，获取所述平面点相对于光心的像素坐标，基于所述所述平面点相对于光心的像素坐标，构建像平面点的相机坐标系，根据所述像平面点的相机坐标，建立距离与坐标转换模型，获取目标到相机光心平面的距离。2.根据权利要求1所述的基于同轴摄影的视觉测距方法，其特征在于，消除所述同轴测距装置中相机内参属性的内参畸变的方法为：其中，x,y,z均为被测物体在相机坐标系的坐标，x
′
，y
′
为被测物体在像素坐标系的坐标，为内参矩阵，c
x
，c
y
为被光心在图像坐标系的坐标，f
x
，f
y
为像素焦距。3.根据权利要求1所述的基于同轴摄影的视觉测距方法，其特征在于，所述像平面包括：第一相机拍摄照片平面和第二相机拍摄照片平面，所述平面点包括：第一像素平面点和第二像素平面点。4.根据权利要求1所述的基于同轴摄影的视觉测距方法，其特征在于，确定同一目标在不同像平面中平面点的像素坐标的方法为：不同像平面中平面点的像素坐标的方法为：其中，a
′
和b
′
分别为第一像平面点和第二像平面点所对应的像素坐标，x
a
、y
a
、和x
b
、y
b
分别为第一像平面和第二相平面上待测点的相机坐标，H为两像平面垂直间距，此时等同于同一目标在真实世界中形成两张照片的实际距离L，D
‑
H为光点与第一像平面的距离，D为光心到第二像平面的距离，为内参矩阵，f
x
，f
y
为像素焦距，c
x
，c
y
为p点在图像坐标系中光心的坐标，x
′
a
、y
′
a
为第一像平面点的像素坐标，x
′
b
、y
′
b
为第二像平面点的像素坐标。5.根据权利要求4所述的基于同轴摄影的视觉测距方法，其特征在于，对所述像素坐标进行内参修正的方法为：
其中，x
′
a
、y
′
a
为第一像平面点的像素坐标，x
′
b
、y
′
b
为第二像平面点的像素坐标,x
a
″
、y
...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐鹏，马晨，徐欣然，汤希锋，赵隽逸，周博文，王文斐，张辰轩，秦梓睿，施蕾，刘嵩峰，沈俐，
申请(专利权)人：徐鹏，
类型：发明
国别省市：