[發明專利]單攝像頭平移系統及單攝像頭測距方法

有效

• 申請號: 202010075258.3
• 申請日: 2020-01-22
• 公開（公告）號: CN111174764B
• 公開（公告）日: 2022-02-11
• 發明（設計）人: 劉德建;陳春雷;郭玉湖;陳宏
• 申請（專利權）人: 福建天泉教育科技有限公司
• 主分類號: G01C11/02
• 分類號: G01C11/02;G01C11/30
• 代理公司: 福州市博深專利事務所(普通合伙) 35214
• 代理人: 柯玉珊

本發明公開了一種單攝像頭平移系統及單攝像頭測距方法，方法包括：攝像頭在導體軸上預設的初始位置進行拍照，得到第一圖像及其對應的第一距離；在第一圖像中確定指定點；在攝像頭勻速平移的過程中控制攝像頭進行拍照，并記錄拍照時電流采集器采集的電流數據，得到一幀以上的第二圖像及其對應的電流數據；分別計算各第二圖像對應的第一距離；根據拍照時間，依序在各第二圖像中對指定點或其前一幀的跟蹤點進行跟蹤，得到各第二圖像中的跟蹤點；隨機選取兩幀圖像，并根據攝像頭的焦距、兩幀圖像中的指定點或跟蹤點的橫坐標取值以及兩幀圖像對應的第一距離的差值絕對值，計算待測目標與所述攝像頭之間的距離。本發明可降低測距的成本。

技術領域

本發明涉及測距技術領域，尤其涉及一種單攝像頭平移系統及單攝像頭測距方法。

背景技術

計算機視覺測距在機器人、監控、體感游戲中有廣泛的應用前景。目前市面上已經存在了幾種較為成熟的計算機視覺測距產品，主要分為RGB雙目測距、紅外結構光測距和紅外TOF測距。其中，RGB測距的成本最低，只需要兩個RGB攝像頭；結構光測距和TOF測距則需要紅外發射器與紅外接收器，前者利用三角測距原理(同RGB雙目測距)，后者利用光的飛行時間來計算物體距離。

其中，對于雙目測距的原理，如圖1所示，Q是待測物體上的某一點，O_R與O_T分別是兩個相機的光心，點Q在兩個相機感光器上的成像點分別為P和P’，相應的橫坐標分別為X_R和X_T，f為相機焦距(所述相機焦距f為固定參數，可以要求相機廠商給出，或者利用現有技術標定得到)，B為兩相機中心距，Z為待測的深度信息，設點P到點P’的距離為dis，則dis＝B-(X_R-X_T)；并且，由于三角形QPP’與三角形QO_RO_T相似，因此可得dis/B＝(Z-f)/Z；結合上述兩個公式，可得Z＝fB/(X_R-X_T)。

雖然RGB雙目測距的成本最低，但其計算物體距離需要經過特征點提取與圖像匹配的必需步驟，算法復雜度較高。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是：提供一種單攝像頭平移系統及單攝像頭測距方法，可降低測距的成本。

為了解決上述技術問題，本發明采用的技術方案為：一種單攝像頭平移系統，所述單攝像頭平移系統包括攝像頭、導體軸、恒壓電源、電流采集器、拉動裝置和上位機；所述導體軸上設有滑片，所述滑片可滑動地設置在所述導體軸上；所述攝像頭設置在所述滑片上；所述導體軸的一端設有導電接線點，所述導電接線點通過導線與所述恒壓電源的一端連接，所述滑片通過導線與所述恒壓電源的另一端連接；所述導電接線點和滑片分別通過導線與所述電流采集器連接；所述上位機分別與攝像頭、拉動裝置和電流采集器連接；所述拉動裝置與攝像頭連接，用于拉動所述攝像頭在所述導體軸上勻速滑動。

本發明還提出一種基于如上所述的單攝像頭平移系統的單攝像頭測距方法，包括：

上位機控制攝像頭在導體軸上預設的初始位置進行拍照，得到第一圖像，并根據所述初始位置與導體軸設有導電接線點的一端之間的距離，得到第一圖像對應的第一距離；

上位機在所述第一圖像中確定待測距的點，得到指定點；

上位機通過控制所述拉動裝置驅動所述攝像頭在所述導體軸上勻速平移；

上位機在攝像頭勻速平移的過程中根據預設的采樣率控制攝像頭進行拍照，并記錄拍照時電流采集器采集的電流數據，得到一幀以上的第二圖像及其對應的電流數據；

上位機分別根據各第二圖像對應的電流數據以及預設的恒壓電源的電壓、導體軸的總長度和最大電阻，計算各第二圖像對應的第一距離；

上位機根據拍照時間，依序在所述各第二圖像中對所述第一圖像中的指定點或其前一幀第二圖像中的跟蹤點進行跟蹤，得到各第二圖像中的跟蹤點；