[發明專利]一種基于固定式單目攝像機的三維空間尺寸測量方法

有效

• 申請號: 202110102589.6
• 申請日: 2021-01-26
• 公開（公告）號: CN112907647B
• 公開（公告）日: 2022-05-27
• 發明（設計）人: 宋耀鑫;李平凡;嚴永;高巖;李毅;趙冬
• 申請（專利權）人: 公安部交通管理科學研究所
• 主分類號: G06T7/60
• 分類號: G06T7/60;G06T7/80;G06T5/00
• 代理公司: 無錫市大為專利商標事務所(普通合伙) 32104
• 代理人: 曹祖良;陳麗麗

本發明涉及圖像監控技術領域，具體公開了一種基于固定式單目攝像機的三維空間尺寸測量方法，其中，包括：通過相機標定方式獲取固定式單目攝像機的相機內參數；采集包含三維控制點靶標的視頻圖像；根據相機內參數對包含三維控制點靶標的視頻圖像進行鏡頭畸變矯正；獲取鏡頭畸變矯正后的視頻圖像中三維控制點靶標的圖像坐標及其對應的物方空間坐標；根據三維控制點靶標的圖像坐標及其對應的物方空間坐標進行固定式單目攝像機的相機外參數標定；根據相機外參數標定對待測量視頻圖像進行計算分析，得到待測量視頻圖像中的三維空間尺寸。本發明提供的基于固定式單目攝像機的三維空間尺寸測量方法可以提高測量精度，且能夠適用于多種相機。

技術領域

本發明涉及圖像監控技術領域，尤其涉及一種基于固定式單目攝像機的三維空間尺寸測量方法。

背景技術

在刑事犯罪現場或者交通事故現場，獲取人員、車輛、痕跡物證等目標的長寬高等三維空間尺寸信息非常重要，監控視頻是最直觀也最容易獲取這些信息的證據來源，限于成本原因安防監控往往是單個出現，而單目攝像頭拍攝的圖像是空間物體在二維平面的成像，在沒有輔助測量情況下是無法獲取三維空間信息的。

對于單目攝像機拍攝圖像測量尺寸，現有方法中大多簡單利用線性比例關系，在圖像中選取已知尺寸信息的參照線段計算其它物體的尺寸信息，但是該方法僅適應于測量物和參照物處于同一景深情況下，對于不同景深的情況測量誤差極大，測量精度無法得到保證，它本質上只是一種簡化的2D測量，而不是3D測量。

現有技術中，對于單目攝像機進行3D測量還有一類方法是移動單目攝像機多角度拍攝從而達到立體觀測的目的，此類方法在實際操作中難以控制，且用于固定證據的監控攝像頭往往不可移動。

現有技術中存在一種基于單目攝像機的3D空間測量方法，其中國專利號為CN201810066148.3，其方法公開采用了單目攝像機兩次或者多次對焦成像，不需要改變攝像機的位置和姿態(即固定式攝像機)，但是需要主動改變單目攝像機的像距、焦距、像高等內部數據，通過多張圖像進行關聯計算得到相對空間關系，但實際上大多都是固定式定焦攝像頭，像距和焦距等相機參數本身不能變化，該方法適用范圍有限，且此方法操作繁瑣、計算復雜。

發明內容

本發明提供了一種基于固定式單目攝像機的三維空間尺寸測量方法，解決相關技術中存在的測量精度低且測量方法繁瑣適用范圍有限的問題。

作為本發明的一個方面，提供一種基于固定式單目攝像機的三維空間尺寸測量方法，其中，包括：

通過相機標定方式獲取固定式單目攝像機的相機內參數；

采集包含三維控制點靶標的視頻圖像，其中所述三維控制點靶標位于所述固定式單目攝像機的視野拍攝范圍內；

根據所述相機內參數對包含三維控制點靶標的視頻圖像進行鏡頭畸變矯正；

獲取鏡頭畸變矯正后的視頻圖像中三維控制點靶標的圖像坐標及其對應的物方空間坐標；

根據所述三維控制點靶標的圖像坐標及其對應的物方空間坐標進行固定式單目攝像機的相機外參數標定；

根據所述相機外參數標定對待測量視頻圖像進行計算分析，得到待測量視頻圖像中的三維空間尺寸。

進一步地，所述通過相機標定方式獲取固定式單目攝像機的相機內參數，包括：

根據標定裝置對固定式單目攝像機進行相機內參數標定，獲得相機內參數，其中所述相機內參數包括焦距、像主點和光學畸變差。

進一步地，所述標定裝置包括：標定板、云臺、伸縮桿、轉臺和支撐座，所述標定板與所述云臺連接，所述伸縮桿的一端連接所述云臺，所述伸縮桿的另一端連接所述轉臺，所述轉臺與所述支撐座連接，所述云臺用于調整所述標定板的位置范圍和角度。