[發明專利]人與相機之間距離的估計方法及系統

在審

• 申請號: 202110250900.1
• 申請日: 2021-03-08
• 公開（公告）號: CN115049738A
• 公開（公告）日: 2022-09-13
• 發明（設計）人: 衛彥智;賀軍;王祺鑫;韋旺;康杰
• 申請（專利權）人: 廣東博智林機器人有限公司
• 主分類號: G06T7/80
• 分類號: G06T7/80;G06T7/73;G06T5/00;G06V40/16
• 代理公司: 北京三聚陽光知識產權代理有限公司 11250
• 代理人: 劉靜

本發明公開了一種人與相機之間距離的估計方法及系統，方法包括:對拍攝人的照片進行人臉檢測，定位出兩個瞳孔的像素坐標；根據拍攝照片的相機投影模型、相機的內參矩陣以兩個瞳孔像素坐標，建模人與相機之間距離計算的模型公式；將平均瞳距值代入模型公式得到人與相機的距離。在對拍攝人的照片進行人臉檢測的步驟之前，還包括對相機進行參數標定，參數包括相機的內參矩陣以及畸變參數，通過相機參數對照片進行去畸變處理，對去畸變處理后的照片檢測人的年齡，根據年齡判定是兒童或成年人，將對應平均瞳距值代入模型公式得到人與相機的距離。本發明提供的方法簡單運算量小，準確率高，可以實現更好更快速的人機交互，效率高、魯棒性強。

技術領域

本發明涉及智能交互技術領域，具體涉及一種人與相機之間距離的估計方法及系統。

背景技術

智能機器人與人類交互是智能機器人的一個重要的應用場景，主要通過綜合多個傳感器的信號進行處理并做出合理的應答，給用戶帶來良好的交互體驗。常用的傳感器包括麥克風、攝像頭和激光等，攝像頭獲取的圖像信息則更加豐富，通過圖片處理技術可以檢測到圖中物體的種類以及其中物體的一些相關屬性。為了讓智能機器人能人類進行更加良好的交互，必須要有一個對環境更精準的感知。針對這一需求，已經有相關的技術(激光SLAM技術和視覺SLAM技術)和硬件設備(雙目相機和RGB-D相機)等技術和設備的發展。但是，激光雷達和深度相機又存在成本高和不容易小型化方面的問題。由此，一些基于單目攝像頭的環境感知技術得以發展，比如ORB-SLAM、SVO-SLAM。基于這些技術，智能機器人可以獲得環境中物體到攝像頭的距離，進而根據這些信息做出更合理的交互響應，但是這些視覺SLAM技術算法復雜而且對算力要求高。此外，在有些交互場景下智能機器人僅需要知道用戶與其的大概距離即可，而不需要稠密的三維信息，因此復雜的算法反而成為了一種資源的浪費。

發明內容

因此，本發明提供一種人與相機之間距離的估計方法及系統，克服現有技術中獲取用戶與攝像頭的距離的算法復雜、運算量大的缺陷。

為達到上述目的，本發明提供如下技術方案：

第一方面，本發明實施例提供一種人與相機之間距離的估計方法，包括:

對拍攝人的照片進行人臉檢測，并定位出兩個瞳孔的像素坐標；

根據拍攝照片的相機投影模型、相機的內參矩陣以及定位的兩個瞳孔像素坐標，建模人與相機之間距離計算的模型公式；

將平均瞳距值代入所述人與相機距離計算的模型公式，得到人與相機的距離。

優選地，在所述對拍攝人的照片進行人臉檢測的步驟之前，還包括：

對相機進行參數標定，標定的參數包括相機的內參矩陣以及畸變參數，通過所述內參矩陣和畸變參數對照片進行去畸變處理。

優選地，所述通過所述內參矩陣和畸變參數對照片進行去畸變處理，包括：

將相機坐標系下的三維點投影到預設歸一化圖像平面，獲取三維點對應的像素平面二維點，以及三維點通過內參矩陣得到歸一化平面上的坐標列向量；

根據相機透鏡徑向畸變參數、切向畸變參數及對應的坐標轉變關系，獲取相機坐標系上三維點去畸變后的歸一化平面上的點；

將去畸變后的歸一化平面上的點通過內參矩陣投影到像素平面上，得到該點在照片圖像上的正確坐標位置。

優選地，將相機坐標系下的三維點用列向量[X,Y,Z]^T表示，三維點對應的像素平面二維點為[u,v]^T，同時設平面Z＝1的平面為歸一化平面；將三維點投影到歸一化圖像平面，設各個點在歸一化平面上的坐標用列向量形式[x,y]^T表示，則有關系：