[發明專利]一種單目視覺測量方法與裝置

有效

• 申請號: 201410289045.5
• 申請日: 2014-06-24
• 公開（公告）號: CN104034269B
• 公開（公告）日: 2018-04-17
• 發明（設計）人: 陳雁;劉春秋;林昶榮;陳敏;胡祝銀;孫凱
• 申請（專利權）人: 深圳市賽為智能股份有限公司
• 主分類號: G01B11/03
• 分類號: G01B11/03
• 代理公司: 深圳市博銳專利事務所44275
• 代理人: 張明

技術領域

本發明涉及計算機圖像處理領域，特別是涉及一種單目視覺測量方法與裝置。

背景技術

視覺測量技術是計算機視覺技術的關鍵應用之一。在視覺測量技術中，采用畸變小、低噪聲的圖像傳感器進行實時快速的圖像采集，并通過圖像處理系統對采集的圖像進行分析處理來完成目標的測量。視覺測量根據攝像機的數量可以分為單目、雙目和多目視覺測量系統。單目視覺測量通過相機拍攝被測物體，通過圖像處理獲得被測物體的成像信息，通過二維成像平面與三維物體空間的對應關系，獲得被測物體的尺寸信息，由于二維成像平面丟失了被測物體的深度信息，無法完全獲得三維物體尺寸的信息，我們需要對目標增加相應的約束來測量目標尺寸。視覺測量可以應用于目標識別、目標尺寸檢測和其他(如完整性檢測)。視覺測量技術中的重要技術包括相機標定技術和圖像處理技術。通過相機標定，得到相機的內部參數和外部參數，能夠把三維構建模型確定。傳統的相機標定方法需要通過選取場景中的標定點以及圖像中的坐標來進行相機標定，通過建立線性或者非線性方程來求解相機的參數。但傳統的相機標定方法需要用到標定板，因此標定的過程復雜，并且在一些場合如如在高速公路上，繁忙的馬路下無法使用標定板，因此就無法完成目標物的測量。

發明內容

為解決上述技術問題，本發明提供一種不需要標定板就能實現目標物視覺測量的單目視覺測量的方法與裝置。

本發明的技術方案為：

一種單目視覺測量方法，包括步驟：S1、獲取成像設備所拍攝的圖像；S2、計算所述圖像在X軸、Y軸和Z軸方向上的消失點；S3、根據相機標定公式和所述消失點計算圖像從世界坐標到圖像坐標的轉換矩陣；S4、提取所述圖像中的待檢測目標以及參考物體的距離和高度；S5、根據所述參考物體的距離、高度和所述轉換矩陣計算從圖像坐標到世界坐標的逆矩陣；S6、根據所述逆矩陣計算待檢測目標的高度和寬度。

為解決上述技術問題，本發明提供的另一技術方案為：

一種單目視覺測量裝置，包括圖像獲取模塊、消失點計算模塊、轉換矩陣生成模塊、提取模塊、逆矩陣生成模塊和計算模塊；所述圖像獲取模塊用于獲取成像設備所拍攝的圖像；所述消失點計算模塊用于計算所述圖像在X軸、Y軸和Z軸方向上的消失點；所述轉換矩陣生成模塊用于根據相機標定公式和所述消失點計算圖像從世界坐標到圖像坐標的轉換矩陣；所述提取模塊用于提取所述圖像中的待檢測目標以及參考物體的距離和高度；所述逆矩陣生成模塊用于根據所述參考物體的距離、高度和所述轉換矩陣計算從圖像坐標到世界坐標的逆矩陣；所述計算模塊用于根據所述逆矩陣計算待檢測目標的高度和寬度。

本發明的有益效果為：區別于現有技術中通過標定板進行目標物的視覺測量，本發明通過計算圖像的消失點得到從世界坐標到圖像坐標的轉換矩陣，并根據參考物體的距離、高度和所述轉換矩陣計算從圖像坐標到世界坐標的逆矩陣，從而計算出待檢測目標的高度和寬度。本發明單目視覺測量方法無需使用標定板，檢測方便，應用范圍廣。

附圖說明

圖1為本發明一實施方式中單目視覺測量方法的方法流程圖；

圖2為本發明一實施方式中單目視覺測量裝置的功能結構框圖；

圖3為本發明一實施方式中具體示例的圖像；

圖4為本發明一實施方式中交比定律的示意圖；

主要標號說明：

10-圖像獲取模塊；20-消失點計算模塊；30-轉換矩陣生成模塊；40-提取模塊；50-逆矩陣生成模塊；60-計算模塊。

具體實施方式

為詳細說明本發明的技術內容、構造特征、所實現目的及效果，以下結合實施方式并配合附圖詳予說明。

名詞解釋：

相機標定公式：在圖像測量過程以及機器視覺應用中，為確定空間物體表面某點的三維幾何位置與其在圖像中對應點之間的相互關系，必須建立相機成像的幾何模型，這些幾何模型參數就是相機參數。在大多數條件下這些參數必須通過實驗與計算才能得到，這個求解參數的過程就稱之為相機標定(或攝像機標定)，目前最為流行的離線相機標定算法是Tsai在1987年提出的[Tsai1987]，Tsai方法使用一個帶有非共面專用標定標識的三維標定物來提供圖像點和其對應的三維空間點的對應并計算標定參數。

本發明的最主要創新點在于：通過圖像的消失點計算圖像從世界坐標到圖像坐標的轉換矩陣，并根據已知的參考物體和從圖像坐標到世界坐標的逆矩陣計算出待檢測目標的高度和寬度，本發明測量方法無需使用標定板，測量方便，使用范圍廣。

請參閱圖1，本實施方式一種單目視覺測量方法，包括步驟：