[發明專利]一種基于機器單目視覺的目標深度測量方法

有效

• 申請號: 201710243882.8
• 申請日: 2017-04-14
• 公開（公告）號: CN107084680B
• 公開（公告）日: 2019-04-09
• 發明（設計）人: 毛家發;張明國;鐘丹虹;高飛;肖剛
• 申請（專利權）人: 浙江工業大學
• 主分類號: G01B11/22
• 分類號: G01B11/22
• 代理公司: 杭州天正專利事務所有限公司 33201
• 代理人: 王兵;黃美娟

1.一種基于機器單目視覺的目標深度測量方法，包括：

步驟1)、搭建系統

(1.1)搭建具有單目視覺的機器人，假設其所具有的單目攝像頭高度為h₁，待測目標位于該機器人的正前方位置，其高度為h₂,待測目標距離相機位置的水平距離即深度記為m；

(1.2)在測量目標深度信息時，機器人總是通過行走，使得目標位于機器人的正前方；

步驟2)、對焦：在步驟1)的基礎上使用機器人上的單目攝像頭把焦點對在物體的頂部，并使得焦點中心處于圖像的正中央；

步驟3)、拍攝：機器人在步驟2)的基礎上進行拍攝視頻或照片，并讀得拍攝時圖像參數，包括焦距f、圖像的分辨率M′*N′；

步驟4)、圖像分割：在所得的拍攝圖像中把目標分割出來，得到目標的數字化長度，包括：

(4.1)輸入拍攝圖像；

(4.2)將圖像縮放為歸一化尺寸的圖像M*N；

(4.3)高斯濾波去除圖像噪聲；

(4.4)采用逐點掃描的方法判斷圖像上的每個點是否是目標上的點，如果某像素點為分割目標上的點，像素點保持不變，否則不為分割目標的上的點，則將該點置為黑色來突出分割目標；

(4.5)將經(4.4)處理過的圖像轉化為灰度圖像；

(4.6)將(4.5)處理后的圖像進行設置合適的閾值分割；

(4.7)將閾值分割后的圖像查找輪廓；

(4.8)計算輪廓的垂直邊界最小矩形；

(4.9)對矩形輪廓進行面積和高度的篩選；

(4.10)畫出分割目標的外接矩形，進而得到目標分割長度|C₁D₁|；

步驟5)、視場角的換算：由拍攝時圖像的焦距和相機的參數推算出等效焦距f′，其中其中等效焦距用f′表示，鏡頭實際焦距用f表示，135膠片的對角線長度用r₀表示，鏡頭圖像傳感器CCD實際對角線長度用r表示，在知曉了等效焦距的情況下，拍攝時相機視場角可以通過下式求得：

式(1)中的f′以mm為單位，arctan(·)為反正切函數;

步驟6)、計算：讀出經4)處理后圖像的寬、高(M*N),由以上參數計算出目標深度m；

α為通過式(1)計算的視場角，M、N為圖像縮放后的尺寸，h₁、h₂均為已知量，|C₁D₁|可以通過精確圖像分割得到，該式表明可根據數字化的圖像求得目標深度。