[發明專利]一種基于雙目可運動攝像機的高分辨率圖像獲取方法

有效

• 申請號: 201711402076.7
• 申請日: 2017-12-22
• 公開（公告）號: CN108010089B
• 公開（公告）日: 2021-09-07
• 發明（設計）人: 崔智高;李愛華;王濤;李輝
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍火箭軍工程大學
• 主分類號: G06T7/80
• 分類號: G06T7/80;G06T7/593
• 代理公司: 長沙星耀專利事務所(普通合伙) 43205
• 代理人: 許伯嚴

本發明提出了一種基于雙目可運動攝像機視覺系統的靜態目標高分辨率圖像獲取方法。本發明基于傳統立體視覺理論的拓展。本發明通過雙目可運動攝像機捕獲圖像的立體校正結果和視差圖，建立目標在兩個攝像機坐標系之間的坐標關聯，從而確定攝像機的水平和垂直旋轉角度；通過離線建立目標區域大小和變焦倍數之間的對應關系，以及在線估計視差可靠度確定攝像機的變焦倍數。本發明可以實現任一攝像機選定視場內目標后，另一個攝像機以高分辨率使該目標處于圖像的中心位置，可以應用于交通、安防、人機交互等領域，具有廣泛的應用前景和重要的實用價值。

技術領域

本發明涉及一種基于雙目可運動攝像機的高分辨率圖像獲取方法。

背景技術

隨著相機制作工藝的完善、機械控制精度的提高以及生產成本的降低，可運動攝像機越來越多的應用于智能監控領域，并且逐漸取代傳統的靜止相機。可運動攝像機可看作一個內外參數均可變化的靜止相機，這些參數包括水平轉動(pan)、豎直轉動(tilt)以及焦距變化(zoom)，通過調整這些控制參數，可運動攝像機不但可以改變焦距，從而獲得同一目標或區域的不同分辨率信息，并且可以改變監控視角，從而獲得場景中不同目標或區域的監控信息。從視覺仿生的角度，可運動攝像機的圖像采集方式與人眼的轉動機制是一致的，人類一般是有目的的對場景進行觀察，當場景提供的信息無法滿足要求時，人眼會轉動一定的角度，聚焦直至獲得目標清晰的圖像；從數學的角度，圖像采集的主動性能夠優化視覺模型的推導，并使很多傳統視覺中欠定的問題變得適定，或使傳統視覺中的非線性問題線性化。綜合上述分析可以看出，智能監控系統的發展趨勢之一就是使用可運動攝像機。

另一方面，單目可運動攝像機在監控中也存在一定的缺陷：首先是視角單一，當遮擋現象發生的時候，可能出現視覺盲區，從而無法獲取盲區內的信息；其次是在沒有場景先驗知識的情況下，無法獲取深度信息，經典的立體視覺需要兩個相機，通過視差大小來估計目標的深度；最后是使用單個可運動攝像機往往存在監控視場和目標分辨率之間的矛盾，導致無法同時獲取目標運動的全景信息和高分辨率信息。因此，智能監控技術的另一個趨勢就是采用兩個可運動攝像機。

發明內容

本發明要解決的技術問題是克服現有技術的缺陷，利用兩個SONY EVI D70P相機構建了雙目可運動攝像機視覺系統，并通過引入深度信息，提出了一種基于雙目可運動攝像機視覺系統的靜態目標高分辨率圖像獲取方法。

為了解決上述技術問題，本發明提供了如下的技術方案：

本發明提供一種基于雙目可運動攝像機的高分辨率圖像獲取方法，其包括以下步驟：將兩個可運動攝像機表示為Cam-1和Cam-2，設兩個可運動攝像機的當前參數為(p₁,t₁,z₁)和(p₂,t₂,z₂)，其對應的觀測圖像分別為I₁和I₂，并假定Cam-1圖像I₁中確定的靜態目標區域為估計主動相機Cam-2參數(p'₂,t'₂,z'₂)，使得靜態目標區域以高分辨率處于Cam-2圖像I₂的中心位置；

(p'₂,t'₂,z'₂)的具體計算過程如下：

(1)利用基于特征點匹配的攝像機標定方法對兩個可運動攝像機進行標定，即獲得兩個攝像機的主點坐標(u₀,v₀)，以及焦距z隨zoom參數的變化關系f(z)；

(2)利用球面立體校正算法對兩幅圖像I₁和I₂進行立體校正，設校正后的圖像分別為I_1r和I_2r，此時可獲得圖像I₁和I_1r，以及I₂和I_2r對應像素點之間的關系，即