【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及计算机视觉，具体涉及一种基于多尺度双目相机协同的目标测距系统及方法。
技术介绍
1、基于视觉的目标测距通常使用两个相机获取目标物体的不同视角信息，利用视差和三角测量等方式解算目标物体的空间位置，获得目标物体的距离信息。与激光测距、雷达测距等相比，基于视觉的目标测距为无源探测，无需额外的传感器或辅助设备对外发射信号获取目标物体的信息，隐蔽性更好，同时成本较低，部署和维护更加方便，因而在智能交通、安防监控、机器人导航、工业自动化、无人机、虚拟现实和增强现实等多个领域都具有重要应用。
2、申请号为201310202663.7的专利技术专利提出了一种应用双目视觉视差测距原理的距离测量方法。该方法对双目图像中两待测点分别做一个与两光轴垂直的平面，求解两待测点的深度值。之后，根据待测点的深度值和摄像头的焦距信息求解出两待测点到光心的距离及其到光心连线间的夹角。最后，由余弦定理求出两点间的实际距离。这种方法适用于近距离小部件的精确尺寸测量。但是，该方法在不同测量距离的待测点时需要调整不同的基线长度，灵活性受限。
3、申请号为201410035353.5、202010355530.3和202211045010.8的专利技术专利均考虑采用不同焦距双目相机组合的方式构建双目测距系统并对视场重叠部分的目标进行测距，这些方法可以在一定程度上提高测量范围，但是，上述方法中的双目相机必须光轴平行并排放置。
4、申请号为201811101400.6的专利技术专利提出一种基于可变焦相机的双目视觉测距方法，根据测
5、申请号为201910878291.7的专利技术专利提出一种利用姿态角估计的双目视觉测距方法及系统，通过对双目相机重映射后的图像进行实例分割，利用物体在左、右摄像机图像中的不同姿态角和不同的轮廓面积，进而计算出物体与双目摄像机间的距离。该方法及系统能够提高双目测距系统的有效量程，提高对近距离物体测量的精确度。但是，由于必须结合物体先验的几何信息，限制了其在测量不同物体距离时的可推广性。
6、申请号为202211005437.5的专利技术专利提出基于基线距离的双目视觉测距方法，通过调整右侧相机的基线距离使图像视差为零进行测距，解决了图像两端测量精度发散的问题。但是，由于需要导轨不断调整两相机间基线距离，测距系统整体尺寸较大，且不具备实时性。
7、上述专利中基于视觉的目标测距全部采用两个相同相机平行放置的方式构建双目测距系统，虽然这种系统能够较为精确的获得目标物体的距离信息，但受限于相机的固定位置关系，相机能够获取到的视野、深度和视差范围受限，不能满足更复杂场景下目标物体的距离测量需求。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种基于多尺度双目相机协同的目标测距系统及方法，该系统及方法可以在具有更大监测范围的同时进行高分辨率成像，快速获得目标物体的三维空间坐标及距离，系统灵活性高，应用范围广。
2、为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是：一种基于多尺度双目相机协同的目标测距系统，包括：
3、图像采集模块，由一个广角大视场相机和一个高分辨率相机组成，用于在对更广视场范围内目标物体进行测距的同时实现目标物体的高分辨率成像；所述高分辨率相机可绕其光心上下俯仰旋转及左右横摆旋转；
4、计算处理模块，用于接收广角大视场相机采集的图像，并对图像进行畸变矫正，而后获取目标物体在广角大视场相机矫正后图像像素坐标系下的坐标，解算出相应的高分辨率相机上下俯仰角和左右横摆角；发送转角信号控制高分辨率相机旋转以对准目标物体；接收高分辨率相机采集的图像，并对图像进行畸变矫正，而后获取目标物体在高分辨率相机矫正后图像像素坐标系下的坐标；根据目标物体在两相机矫正后图像像素坐标系下的坐标，解算出目标物体在世界坐标系下的三维空间坐标，获取目标物体与广角大视场相机的距离信息。
5、进一步地，所述广角大视场相机和高分辨率相机初始位置光轴平行、光心高度相同且光心连线与光轴垂直。
6、本专利技术还提供了一种基于上述系统的基于多尺度双目相机协同的目标测距方法，包括以下步骤：
7、s1、图像采集模块通过广角大视场相机采集图像，并发送给计算处理模块；
8、s2、计算处理模块对接收到的广角大视场相机采集的图像进行畸变矫正，而后获取目标物体在广角大视场相机矫正后图像像素坐标系下的坐标，解算出相应的高分辨率相机的上下俯仰角α和左右横摆角θ，然后根据上下俯仰角α和左右横摆角θ控制高分辨率相机旋转相应角度以对准目标物体；
9、s3、图像采集模块通过高分辨率相机采集图像，并发送给计算处理模块；
10、s4、计算处理模块对接收到的高分辨率相机采集的图像进行畸变矫正，而后获取目标物体在高分辨率相机矫正后图像像素坐标系下的坐标；
11、s5、计算处理模块根据目标物体在两相机矫正后图像像素坐标系下的坐标，解算出目标物体在世界坐标系下的三维空间坐标，获取目标物体与广角大视场相机的距离信息。
12、进一步地，广角大视场相机和高分辨率相机初始位置光轴平行、光心高度相同且光心连线与光轴垂直；两相机的光心位置分别记为o1、o2；两相机主距分别记为f1、f2；两相机初始位置光轴间的距离为基线长度b；高分辨率相机可绕其光心上下俯仰旋转及左右横摆旋转，上下俯仰旋转角度记为α，向上为正，左右横摆旋转角度记为θ，向左为正；广角大视场相机主点在其感光平面像素坐标系u1-v1下的坐标记为(cu1，cv1)，目标物体p在广角大视场相机感光平面像素坐标系u1-v1下的坐标记为(x1，y1)；广角大视场相机像元大小，即相机每个像素对应的实际距离记为d1；广角大视场相机感光平面的图像坐标系为i1-j1；高分辨率相机主点在其感光平面像素坐标系u2-v2下的坐标记为(cu2，cv2)，目标物体p在高分辨率相机感光平面像素坐标系u2-v2下的坐标记为(x2，y2)；高分辨率相机像元大小，即相机每个像素对应的实际距离记为d2；高分辨率相机感光平面的图像坐标系为i2-j2；世界坐标系x-y-z原点与广角大视场相机的相机坐标系原点重合，位于广角大视场相机光心o1处，过原点竖直向上为y轴正方向，过原点与y轴垂直向左为x轴正方向，沿光轴方向为z轴正方向；广角大视场相机主点在其图像像素坐标系u'1-v'1下的坐标记为(c'u1，c'v1)，目标物体p在广角大视场相机图像像素坐标系u'1-v'1下的坐标记为(x'1，y'1)；高分辨率相机主点在其图像像素坐标系u'2-v'2下的坐标记为(c'u2，c'v2)，目标物体p在高分辨率相机图像像素坐标系u'2-v'2下的坐标记为(x'2，y'2)；广角大视场相机图像长度方向的总像素数和宽度方向的总像素数分别记为l1和h1，即广角大本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于多尺度双目相机协同的目标测距系统，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的基于多尺度双目相机协同的目标测距系统，其特征在于，所述广角大视场相机和高分辨率相机初始位置光轴平行、光心高度相同且光心连线与光轴垂直。
3.一种基于权利要求1-2任一项所述系统的基于多尺度双目相机协同的目标测距方法，其特征在于，包括以下步骤：
4.根据权利要求3所述的基于多尺度双目相机协同的目标测距方法，其特征在于，广角大视场相机和高分辨率相机初始位置光轴平行、光心高度相同且光心连线与光轴垂直；两相机的光心位置分别记为O1、O2；两相机主距分别记为f1、f2；两相机初始位置光轴间的距离为基线长度B；高分辨率相机可绕其光心上下俯仰旋转及左右横摆旋转，上下俯仰旋转角度记为α，向上为正，左右横摆旋转角度记为θ，向左为正；广角大视场相机主点在其感光平面像素坐标系u1-v1下的坐标记为(Cu1，Cv1)，目标物体P在广角大视场相机感光平面像素坐标系u1-v1下的坐标记为(x1，y1)；广角大视场相机像元大小，即相机每个像素对应的实际距离记为d1；广角大视场相机感光平
5.根据权利要求4所述的基于多尺度双目相机协同的目标测距方法，其特征在于，设目标物体P在世界坐标系下的坐标为(X,Y,Z)，由目标物体P在广角大视场相机成像关系可得：
...【技术特征摘要】
1.一种基于多尺度双目相机协同的目标测距系统，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的基于多尺度双目相机协同的目标测距系统，其特征在于，所述广角大视场相机和高分辨率相机初始位置光轴平行、光心高度相同且光心连线与光轴垂直。
3.一种基于权利要求1-2任一项所述系统的基于多尺度双目相机协同的目标测距方法，其特征在于，包括以下步骤：
4.根据权利要求3所述的基于多尺度双目相机协同的目标测距方法，其特征在于，广角大视场相机和高分辨率相机初始位置光轴平行、光心高度相同且光心连线与光轴垂直；两相机的光心位置分别记为o1、o2；两相机主距分别记为f1、f2；两相机初始位置光轴间的距离为基线长度b；高分辨率相机可绕其光心上下俯仰旋转及左右横摆旋转，上下俯仰旋转角度记为α，向上为正，左右横摆旋转角度记为θ，向左为正；广角大视场相机主点在其感光平面像素坐标系u1-v1下的坐标记为(cu1，cv1)，目标物体p在广角大视场相机感光平面像素坐标系u1-v1下的坐标记为(x1，y1)；广角大视场相机像元大小，即相机每个像素对应的实际距离记为d1；广角大视场相机感光平面的图像坐标系为i1-j1；高分辨率相机主点在其感光平面像素坐标系u2-v2下的坐标记为(cu2，cv2)，目标...
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