一種提高測量范圍的雙目視覺測距方法技術

本發明專利技術公開了一種提高測量范圍的雙目視覺測距方法，包括采用具有固定基線長度的平行光軸結構的雙目相機分別拍攝一組短焦圖像及一組長焦圖像；尋找相互匹配的短焦圖像對應點組a和長焦圖像對應點組b，并且匹配好一組同時屬于短焦圖像和長焦圖像的對應點組c；經過畸變和極線校正后圖像的對應點只存在水平視差；然后利用預先求取的視差深度關系求取短焦對應點的深度。若短焦對應點深度在可信范圍，則保留計算結果；若短焦對應點都在長焦圖像上且計算深度在可信范圍，則保留計算結果；否則，舍棄計算結果。在雙目相機安裝固定的情況下，在保持大范圍測量視角的同時提高深度的測量范圍。

【技術實現步驟摘要】
【專利摘要】本專利技術公開了，包括采用具有固定基線長度的平行光軸結構的雙目相機分別拍攝一組短焦圖像及一組長焦圖像；尋找相互匹配的短焦圖像對應點組a和長焦圖像對應點組b，并且匹配好一組同時屬于短焦圖像和長焦圖像的對應點組c；經過畸變和極線校正后圖像的對應點只存在水平視差；然后利用預先求取的視差深度關系求取短焦對應點的深度。若短焦對應點深度在可信范圍，則保留計算結果；若短焦對應點都在長焦圖像上且計算深度在可信范圍，則保留計算結果；否則，舍棄計算結果。在雙目相機安裝固定的情況下，在保持大范圍測量視角的同時提高深度的測量范圍。【專利說明】
本專利技術涉及視覺測量領域，具體涉及。
技術介紹
常用的測距方法有超聲波測距、激光測距、紅外測距、光學測距等，主要應用于軍事、工業測量、建筑施工等領域。目前常用的視覺測量技術主要有以下3種方法:雙目立體視覺法、結構光法、幾何光學法。雙目立體視覺測距具有非接觸、自動測量、對人眼無害等優點。最常用的是平行光軸模型，兩攝像機相距一個基線距離水平放置，先通過畸變校正和極線校正，使得同一特征點在兩圖像只有水平視差，利用圖像配準的方法得到對應點的視差，利用視差和深度的關系最終得到場景中物點的深度信息。結構光測距需要一個投影光源和攝像機，兩者相距一個基線距離，通過確定場景物點反射光源的成像位置和投影角等參數，獲得場景的深度信息。幾何光學法包括聚焦法和離焦法。聚焦法通過調整攝像機的像距，使得成像平面在被測點處聚焦，在已知像距和焦距的條件下，通過透鏡成像公式求取物距。離焦法利用物點不聚焦時圖像的模糊程度獲取深度信息。
技術實現思路
為了克服現有技術存在的缺點與不足，本專利技術提供，本專利技術克服現有技術中固定安裝的雙目相機利用短焦鏡頭測距深度短，利用長焦鏡頭測距視角小的問題。本專利技術采用如下技術方案:，包括如下步驟:SI采用具有固定基線長度的平行光軸結構的雙目相機分別拍攝一組短焦圖像及一組長焦圖像；所述一組短焦圖像包括兩張，分別是左目相機及右目相機拍攝，所述一組長焦圖像包括兩張，分別是左目相機及右目相機拍攝；S2尋找相互匹配的短焦圖像對應點組a和長焦圖像對應點組b，并且匹配好一組同時屬于短焦圖像和長焦圖像的對應點組c ;S3若短焦圖像視角較大，需進行畸變校正后進入S4，否則直接進入S4 ；S4利用短焦圖像的對應點組a和長焦圖像對應點組b分別對短焦圖像和長焦圖像計算單應矩陣進行極線校正，得到僅存在水平視差的兩張圖像；S5對于極線校正后的短焦圖像，利用深度和視差的公式求解深度，判斷是否在視差可信范圍，若在可信范圍內則保留所求深度，否則繼續查看該短焦圖像的對應點是否都在對應點組c里，若是，則利用長焦圖像的對應點組b的視差求解深度，否則不保留該深度信息。所述S4中還包括針對短焦圖像，將畸變校正和極線校正的兩個離散坐標表格合并一個。所述將畸變校正和極線校正的兩個離散坐標表格合并成一個，具體采用線性插值的方法，具體為:針對X坐標:X1為畸變校正表格，X2為極線校正表格，X3為合成表，floor代表不大于該浮點數的最大整數，I代表第i行，j代表第j列，則轉換公式為X3 (i, j) =X2 (i, floor (Xi (i, j))) + (X2 (i, 1+floor (X1 (i, j)))-X2(i, floor (X1 (i, j))))*(X1 (i, j)-floor (X1 (i, j)))針對Y坐標:Y1為畸變校正表格，Y2為極線校正表格，Y3為合成表乙(1，j)=Y2(floor (Y1 (i, j))，j) + (Y2 (1+floor (Y1 (i, j))，j) -Y2 (floor (Y1 (i, j))，j)) * (Y1 (i, j) -floor (Y1 (i, j)))。所述極線校正具體為:S4.1分別求解短焦圖像和長焦圖像的基本矩陣，基本矩陣的特征向量為極點；S4.2分別將短焦圖像和長焦圖像的極點旋轉到X軸并且移到無窮遠使得兩圖像的極線與X軸平行，再對其中短焦圖像中任一幅圖像和長焦圖像中任一幅圖像進行y方向的線性縮放，得到用于短焦圖像和長焦圖像極線校正的單應矩陣；S4.3求解極線校正后的圖像離散浮點坐標表格X2和Y2，X2和Υ2為極線校正的X坐標表格和Y坐標表格。還包括預先獲取視差和深度關系，并根據該關系，確定不同焦距下的視差可信范圍。所述根據視差和深度的關系，確定不同焦距下的視差可信范圍，具體為:利用某個已知深度的物體在不同距離下建立視差和深度的對應關系，再使用曲線擬合得到稠密的對應關系，最后根據視差相差I個像素對應深度相差的實際距離選定視差可信范圍。S3中所述畸變校正具體為:S3.1拍攝棋盤格圖像；S3.2將棋盤格圖像中心平移移到原點，利用桶形失真校正公式X1=X (l+k^+k^y2)yi=y(l+klX2+k2y2);調整參數匕和!^，遍歷所有離散整數坐標得到畸變校正的離散浮點坐標表格Xl和Y1，其中X和y是原始棋盤格圖像的浮點坐標，xl和yl是畸變校正后棋盤格圖像的離散整數坐標，Xl和Yl為畸變校正的X坐標表格和Y坐標表格。本專利技術具有如下有益效果:(I)在雙目相機安裝固定的情況下，能夠保持大范圍測量視角的同時提高深度的測量；(2)利用已知深度的物體在不同距離下建立視差和深度的對應關系，并利用曲線擬合得到稠密的對應關系， 提高測量的準確度；(3)無需對攝像機進行內部參數和外部參數的標定。【專利附圖】【附圖說明】圖1是本專利技術的工作流程圖；圖2是本專利技術雙目相機的安裝示意圖；圖3是本專利技術的獲取視差和深度關系的流程圖；圖4是本專利技術當短焦圖像進行畸變校正和極線校正的流程圖。【具體實施方式】下面結合實施例及附圖，對本專利技術作進一步地詳細說明，但本專利技術的實施方式不限于此。實施例，如圖2所示，硬件結構包括兩個相機鏡頭，該鏡頭具有變焦功能，用于獲取短焦和長焦圖像，兩個鏡頭平行排列，位于左邊的為左目相機，位于右邊的為右目相機，保證兩個相機為平行光軸結構。如圖1所示,具體包括如下步驟:SI采用具有固定基線長度的平行光軸結構的雙目相機分別拍攝一組短焦圖像及一組長焦圖像；所述一組短焦圖像包括兩張，分別是左目相機及右目相機拍攝，所述一組長焦圖像包括兩張，分別是左目相機及右目相機拍攝；S2尋找相互匹配的短焦圖像對應點組a和長焦圖像對應點組b，并且匹配好一組同時屬于短焦圖像和長焦圖像的對應點組c ;所述尋找相互匹配對應點有三種方法，第一種為人工尋找興趣點+人工匹配，第二種為人工尋找興趣點+自動匹配，例如SAD塊匹配/歸一化互相關，第三種自動尋找特征點+自動匹配，例如SIFT/SURF+SAD+RANSAC方法。S3若短焦圖像視角過大，需進行畸變校正后進入S4，否則直接進入S4，如圖4所示，所述畸變校正具體為:S3.1拍攝棋盤格圖像；S3.2將棋盤格圖像中心平移移到原點，利用桶形失真校正公式X1=X (l+k^+k^y2)Y=Y(1+^χ2+^Y)調整參數匕和1^2，遍歷所有離散整數坐標得到畸變校正的離散浮點坐標表格Xl和Υ1，其中X和y是原始棋盤格圖像的浮點坐標，Xl和yl是畸變校正后棋盤格圖像的離散整數坐標，Xl和Yl為畸變校正的X坐標表格和Y坐標表格。S4利用短焦圖像的對應點組a和長焦圖本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種提高測量范圍的雙目視覺測距方法，其特征在于，包括如下步驟：S1采用具有固定基線長度的平行光軸結構的雙目相機分別拍攝一組短焦圖像及一組長焦圖像；所述一組短焦圖像包括兩張，分別是左目相機及右目相機拍攝，所述一組長焦圖像包括兩張，分別是左目相機及右目相機拍攝；S2尋找相互匹配的短焦圖像對應點組a和長焦圖像對應點組b，并且匹配好一組同時屬于短焦圖像和長焦圖像的對應點組c；S3若短焦圖像視角較大，需進行畸變校正后進入S4，否則直接進入S4；S4利用短焦圖像的對應點組a和長焦圖像對應點組b分別對短焦圖像和長焦圖像計算單應矩陣進行極線校正，得到僅存在水平視差的兩張圖像；S5對于極線校正后的短焦圖像，利用深度和視差的公式求解深度，判斷是否在視差可信范圍，若在可信范圍內則保留所求深度，否則繼續查看該短焦圖像的對應點是否都在對應點組c里，若是，則利用長焦圖像的對應點組b的視差求解深度，否則不保留該深度信息。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：杜娟，梁睿，胡躍明，馮穎，
申請(專利權)人：華南理工大學，
類型：發明
國別省市：廣東;44