[發明專利]一種基于可變焦相機的雙目視覺測距方法

有效

• 申請號: 201811101400.6
• 申請日: 2018-09-20
• 公開（公告）號: CN109084688B
• 公開（公告）日: 2020-09-29
• 發明（設計）人: 顏成鋼;朱晨瑞;孫垚棋;張勇東
• 申請（專利權）人: 杭州電子科技大學
• 主分類號: G01B11/02
• 分類號: G01B11/02
• 代理公司: 杭州君度專利代理事務所(特殊普通合伙) 33240
• 代理人: 朱月芬

本發明公開了一種基于可變焦相機的雙目視覺測距方法。本發明步驟包括：步驟1：選取兩個相同規格的可變焦相機，將相機并列擺放，兩個相機鏡頭之間的距離D，并且兩個相機的相機平面處于同一平面和同一水平高度上，步驟2：根據被測目標，調整兩個相機的焦距，當測量目標處于清晰狀態后，計算當前狀態下兩個相機的焦距；步驟3：將雙目測距試驗臺對準被測目標，使得被測目標的水平坐標要夾在兩個相機中心線之間，然后獲取被測目標的圖像信息，計算物距信息。本發明使用了兩個可變焦相機來進行雙目視覺測距，在根據被測目標的距離來調整兩個相機的焦距后，兩個相機焦距難以保持一致的情況下，以較高的精度獲取目標的物距信息。

技術領域

本發明屬于雙目視覺技術領域，具體涉及一種基于可變焦相機的雙目視覺測距方法。

背景技術

在這個計算機視覺技術發展迅速的時代，獲取深度信息成為了一個熱門的課題，因其所誕生的方法也各式各樣，但是絕大部分的方法都有一定的缺陷。例如，目前比較成熟的利用相同型號的固定焦距的相機來獲取深度信息的方法。這個方法成本很低，在一定范圍內，它所獲得的深度準確度也較高，但是一旦所測目標超出了這個范圍，那么所獲取的深度信息的精確度就會大打折扣。其原因就是因為用于獲取信息的兩個相機的焦距是固定的，那么所獲得的視野也就是固定的。假如，所測目標離雙目系統較遠，在相機中的成像也比較模糊，那么獲取的信息量就少，由此得出的深度信息精確度也較低。

所以人們想到了使用變焦相機來進行雙目測距，根據所選取的目標來變換相機的焦距，來達到目標在相機成像清晰的目的，使測出來的深度信息更為精確。但是對于不同距離的測量目標，相機的調焦量也不同，每次調焦都會改變相機的焦距，所以兩個相機的焦距難以保持一致，而該方法就是針對兩個相機焦距不一樣時，如何進行雙目測距實驗的。

發明內容

本發明主要考慮到計算機視覺的迅猛發展，目前獲取深度信息的方法各色各異，但是都不能完全解決測距過程中存在的問題。本方法應用于基于兩個相同型號的可變焦相機的雙目測距，相對于傳統的雙目測距，該測距系統可以根據測量目標的距離的改變，來改變相機的焦距，使得測量目標在相機圖像中處于一個清晰的狀態，所測出深度信息也較為精確。簡而言之，就是該測距系統可以根據實際情況來調整系統參數，使測量結果處于一個較準確的狀態。

該方法按照以下步驟實施：

步驟1：選取兩個相同規格的可變焦相機，將相機并列擺放，兩個相機鏡頭之間的距離D，并且兩個相機的相機平面處于同一平面上，同時兩個相機也處于同一水平高度上，從而構建一個簡易的雙目測距實驗臺；

步驟2：根據被測目標，調整兩個相機的焦距，當測量目標處于清晰狀態后，開始計算當前狀態下兩個相機的焦距，具體步驟如下:

2-1.取一條已知長度的筆直物體作為標準桿)，并固定在一個背景較為純凈的位置，調整雙目測距實驗臺位置，使得相機平面和標準桿處于平行的狀態；

2-2.利用相機成像原理以及三角形相似原理，獲取以下公式：

化簡得到：

其中，f1和f2分別是左相機焦距和右相機焦距；t1、t2分別是標準桿在左相機成像平面中的長度和在右相機成像平面中的長度；T是標準桿的長度，u是標準桿到相機平面的距離；

設兩個相機的CCD橫向尺寸為v，設標準桿在電腦中讀取的左右相機的圖像中的長度為s1，s2，電腦中讀取的左右相機的圖像尺寸為V，則：

然后將(5)式代入(3)式，(6)式代入(4)式，計算出f1，f2的值；