[發(fā)明專利]平面斜視圖像測距定位方法及測距定位系統(tǒng)

有效

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• 申請日: 2019-12-23
• 公開（公告）號: CN111089563B
• 公開（公告）日: 2021-07-06
• 發(fā)明（設計）人: 焦杰;莊文福
• 申請（專利權）人: 浙江凱拓機電有限公司;焦杰
• 主分類號: G01C3/00
• 分類號: G01C3/00;G01C11/04;G01B11/00;G06T5/00
• 代理公司: 長春眾邦菁華知識產權代理有限公司 22214
• 代理人: 朱紅玲

平面斜視圖像測距定位方法及測距定位系統(tǒng)，涉及數(shù)字圖像處理領域，解決遠程非接觸測量景物坐標與距離的問題；該定位系統(tǒng)包括物面，透鏡，光電傳感器和圖像處理器；所述物面為平面，被拍攝物體的光線經透鏡后在光電傳感器上成像；所述物面上有兩組平行線，在物面上存在已知距離的兩個點和未知距離的兩個點；光電傳感器在像面上光電轉換區(qū)域為矩形，接收像面發(fā)出的成像光轉換成為邊緣為矩形的圖像；把傾斜拍攝得到的圖像進行數(shù)字矯正，得到物面各向同等比例尺的正視圖，根據(jù)已知尺寸參照物體計算出其他物體的坐標和距離。本發(fā)明提供的測量方法對攝像機的視角、方向、遠近都沒有要求，無需設置標記點，更無需校準，對拍攝的視角、方向及遠近都沒有要求。

技術領域

本發(fā)明涉及光電技術及數(shù)字圖像處理領域，具體涉及一種平面斜視圖像測距定位方法及測距定位系統(tǒng)。

背景技術

智能場區(qū)測控和大場景測繪等都需要遠程非接觸測量景物坐標與距離，傳統(tǒng)遠程非接觸測量存在一些困難；例如測量一個生產場所中每個智能運輸車的位置坐標、相對距離、移動方向和速度等信息，或者測量漲潮與退潮過程中灘涂面積變化以及重大災害現(xiàn)場等工作；一種方法是密集設置傳感器，實際上就是近距測量遠距傳輸，不僅成本高，故障率高，而且經常在工程中難以實施；另一種方法是采用固定攝像機位置與視角的方式，在斜視照片中測量待測景物像素位置，之后用系數(shù)矩陣進行換算得出景物坐標；矩陣中每一個系數(shù)都必須通過測量一個對應標記點的水平和垂直坐標才能獲得，數(shù)據(jù)量巨大，測量校準非常麻煩；并且矩陣數(shù)據(jù)無法移植，不同場區(qū)必須換用不同的矩陣，甚至在同一場區(qū)，若攝像機的位置或視角發(fā)生小許變化都必須重新測量矩陣中的所有系數(shù)。

發(fā)明內容

本發(fā)明為解決現(xiàn)有遠程非接觸測量景物坐標與距離的問題；提供一種平面斜視圖像測距定位方法及測距定位系統(tǒng)。

平面斜視圖像測距定位方法，該定位方法由以下步驟實現(xiàn)：

步驟一、采用光電傳感器獲得斜視圖像，所述斜視圖像包括正斜圖像和側斜圖像；定義光電傳感器光電轉換區(qū)域矩形中心點為像心，定義通過光電轉換區(qū)域矩形底邊沿光電傳感器水平掃描方向的直線為u軸，定義通過光電轉換區(qū)域矩形側邊沿光電傳感器垂直掃描方向的直線為v軸；

步驟二、通過圖像處理器對所述正斜圖像進行梯形畸變矯正，對所述側斜圖像經過旋轉后進行梯形畸變矯正，對矯正后的圖像計算任意像素點對應物面上位置間的距離，定位任意像素點對應物面上物體的坐標；最終獲得物面上物體的坐標和物面上兩點之間的距離；

步驟二一、對所述正斜圖像進行水平擴展，獲得水平矯正圖；具體過程為：

以所述正斜圖像的左下角為坐標原點建立uv平面直角坐標系，設定物面上由四個頂點分別為A,B,C以及D的矩形，所述矩形的一組對邊在像面成像時與坐標軸v軸或u軸平行，所述矩形對應正斜圖像中的等腰梯形的四個頂點A1,B1,C1以及D1，所述等腰梯形作為有效梯形區(qū)；等腰梯形的兩腰延長線與等腰梯形底邊形成等腰三角形，等腰三角形的高度為vp；

設定vp＝w*h/(w-a)；正斜圖像中的每一行圖像都有一個擴展因子Ex(v)，所述Ex(v)＝v/vp，計算有效梯形區(qū)中每行數(shù)據(jù)的數(shù)量N(v)；N(v)＝w–w*Ex(v)，

其中，w為有效梯形區(qū)域下底邊，a為有效梯形區(qū)域的上底邊,h為有效梯形區(qū)的高度；

計算所述有效梯形區(qū)中每行數(shù)據(jù)在進行水平擴展前有效數(shù)據(jù)的起始水平方向坐標X(v)，用公式表示為：

X(v)＝N(v)/2

對正斜圖像中每一行數(shù)據(jù)均進行水平擴展后，獲得水平矯正圖；

步驟二二、對步驟二一所述的水平矯正圖在垂直方向上的畸變采用倒數(shù)曲線插值矯正，獲得倒數(shù)插值圖；

把h條像素水平復制到倒數(shù)插值圖中，按照當前y方向的數(shù)值，增加插值像素行填充到倒數(shù)插值圖中，插值像素行的數(shù)量按照倒數(shù)函數(shù)的規(guī)律進行計算；