[發明專利]一種基于Ladybug全景相機圖像的360度全方位測距方法

有效

• 申請號: 201410114919.3
• 申請日: 2014-03-26
• 公開（公告）號: CN103903263B
• 公開（公告）日: 2017-03-08
• 發明（設計）人: 胡伏原;吳宏杰;嚴蔚嵐;翟金鑫
• 申請（專利權）人: 蘇州科技學院
• 主分類號: G06T7/70
• 分類號: G06T7/70
• 代理公司: 蘇州睿昊知識產權代理事務所(普通合伙)32277
• 代理人: 伍見

技術領域

本發明涉及計算機視覺領域中的圖像測距技術領域，具體涉及一種基于Ladybug全景相機圖像的360度全方位測距算法。?

背景技術

圖像測距技術涉及特征點檢測與匹配、攝像機標定和姿態估計、將虛擬距離轉換為空間實際距離等技術。?

其中“將虛擬距離轉換為空間實際距離”技術一般利用地面控制點實現，本發明在未知地面控制點的情況下，利用Xsense數據計算出空間實際距離與虛擬距離間的比例因子，實現實際距離測量。?

傳統的圖像測量一般利用某個方向上的相機圖像，只能測量該方位上的實際距離。?

發明內容

有鑒于現有技術的上述缺陷，本發明提供一種基于Ladybug全景相機圖像的360度全方位測距算法，利用Ladybug全景相機360度全方位拍攝空間景物，將各鏡頭的局部坐標統一到Ladybug全局坐標系下，實現起點和終點落入不同相機下的距離測量，進而實現360度測量任意一段距離。?

為實現上述目的，本發明提供了一種基于Ladybug全景相機圖像的360度全方位測距算法，其特征在于，其方法步驟為：?

(1)、讀入Ladybug相機采集的各鏡頭圖像序列：在Ladybug相機采集過程中，每個鏡頭都會采集一系列序列圖像；?

(2)、各相機分別進行姿態估計：在各相機的內參矩陣K已知的前提下，利用Bundle對各鏡頭序列圖像進行相機姿態估計；?

(3)、在相鄰兩幀中分別選擇兩次待測距離起點和終點：在起始幀選擇一次起點p₀和終點q₀，在下一幀選擇一次相同的起點p₁和相同的終點q₁；?

(4)、計算起點和終點分別所屬相機索引號：根據Ladybug提供的API函數獲取兩次起點所屬的相機索引號CamIdStart和兩次終點所屬的相機索引號CamIdEnd；?

(5)、計算起點和終點的局部三維坐標：第2步獲取了相機的內外參數，根據三角測量理論和CamIdStart號相機的內外參數計算p₀和p₁兩圖像點所對應的三維空間點坐標P_start；同理計算出q₀和q₁兩圖像點所對應的三維空間點坐標Q_end；?

(6)、局部三維坐標轉為統一坐標系下三維坐標：將第5步中的不同的坐標系下的三維坐標P_start和Q_end轉換到同一坐標系下；?

(7)、計算統一坐標系下起點和終點間虛擬距離：利用向量間歐式距離計算起點和終點在統一坐標系下的間距DisVir；?

(8)、Xsense獲取車載相機速度和加速度：在車載Ladybug采集圖像的同時，硬件Xsense會實時記錄車輛在采樣點上的速度和加速度，分別獲取相鄰兩幀采樣點的速度和加速度：v₀，a₀，v_i，a₁；?

(9)、擬合兩幀間車載相機間距：已知兩點的速度和加速度：v₀，a₀，v₂，a₂，利用四階多項式擬合相鄰兩幀采樣點間的距離DisGap；?

(10)、計算比例因子：根據車輛在兩采樣點間實際間距DisGap和兩點相機間變換關系，計算實際距離與虛擬三維距離間的比例因子；?

(11）、計算起點和終點間實際三維空間距離：根據比例因子Scale計算出起點和終點間虛擬距離DisVir對應的實際空間距離DisAct。?

所述的步驟(6)的局部坐標系下坐標轉為統一坐標系下坐標的具備步驟為：在Ladybug全景相機里，每個鏡頭相機定義了一個統一的全局坐標系，每個局部相機坐標系與Ladybug全局坐標系間存在一個唯一的變換關系，即矩陣H，該變換關系通過Ladybug提供的API函數1adybugGetCameraUnitExtrinsics()獲得；?

設世界坐標系下某空間點Q在某局部相機坐標下坐標為Q_Local，該局部相機坐標系與Ladybug全局坐標系間變換矩陣為H，該點在Ladybug全局坐標系下坐標為Q_Ladybug，則它們滿足如下關系：?

Q_Ladybug=H·Q_Local??公式1?