[發明專利]基于三光譜實時成像顯示優化的建筑物相對距離估計方法

在審

• 申請號: 202110885204.8
• 申請日: 2021-08-03
• 公開（公告）號: CN113706554A
• 公開（公告）日: 2021-11-26
• 發明（設計）人: 趙東;顧雨倩;李晨;楊成東;張見;李暉;王青;王新蕾;于慶南;陶旭;汪磊
• 申請（專利權）人: 南京信息工程大學濱江學院
• 主分類號: G06T7/11
• 分類號: G06T7/11;G01J3/28
• 代理公司: 南京匯盛專利商標事務所(普通合伙) 32238
• 代理人: 張立榮;喬煒

本發明提供了基于三光譜實時成像顯示優化的建筑物相對距離估計方法，首先測量霧天下太陽光的光譜并從中選定三個近紅外成像波段；然后搭建三光譜實時成像光學系統，在霧天下對建筑物進行成像得到同一場景下不同波段成像的三幅近紅外圖像；再分別確定三幅近紅外圖像的全局大氣光值和消光系數；根據三幅近紅外圖像及其對應的全局大氣光值和消光系數推導基于近紅外三光譜實時成像建筑物相對距離估計公式；利用所推導的距離估計公式對建筑物相對距離進行估計，最后對估計距離進行顯示優化，所提建筑物相對距離估計方法實現了實時圖像采集，能夠忽略材料表面反射率，同時對波段的選擇限制減小，相對距離結果的相對誤差更小，并且能將估計結果優化顯示。

技術領域

本發明屬于圖像視覺距離估計技術領域，具體涉及基于三光譜實時成像顯示優化的建筑物相對距離估計方法。

背景技術

距離感知技術在計算機視覺和機器人等領域具有廣泛應用。

目前城市建筑物相對距離的估計方法，采用同一近紅外單色相機獲取城市建筑物場景的905nm和980nm圖像，然后分別確定905nm圖像和980nm圖像的全局大氣光值、消光系數，利用消光系數與波段的關系建立原始距離估計模型，再代入905nm和980nm兩個波段的成像數據可得到原始距離估計信息，最后對原始距離估計信息進行處理后得到估計的城市建筑物相對距離。該方法存在的不足之處是：不能實時成像，獲得的兩張近紅外圖像存在一定的成像時間差，同時建立的原始距離估計模型假設了同一種材料在905nm和980nm波段處的反射率近似相等，但是對于部分金屬材料，其假設并不成立；并且波段選擇被限制兩個特定的近紅外波段，而不能使用其他波段進行成像估計距離，估計結果誤差較大，大約10％左右；沒有給出距離估計結果的顯示過程。

發明內容

本發明提供一種能夠實時成像的基于三光譜成像顯示優化的建筑物相對距離估計方法。

為實現上述目的，本發明采用以下技術方案：基于三光譜實時成像顯示優化的建筑物相對距離估計方法，包括如下步驟：

步驟一、利用標準白色目標和光譜儀測量霧天下太陽光的光譜；

步驟二、在測量得到的霧天下太陽光的光譜中，選定輻射強度大于0.3的三個近紅外成像波段，記作λ₁、λ₂和λ₃；

步驟三、搭建三光譜實時成像光學系統；

S301、在三臺近紅外相機正前方分別裝配濾光片和鏡組,三個濾光片分別對應三個近紅外成像波段；

S302、在聚光鏡頭后設置分光鏡B1，并在分光鏡B1后方和反射方分別設置分光鏡B2和分光鏡B3；

被建筑物反射的光線經過聚光鏡頭后到達分光鏡B1，分光鏡B1的透射光到達分光鏡B2，分光鏡B1的反射光到達分光鏡B3；分光鏡B2的透射光經過濾光片F1和鏡組L1，被近紅外相機C1接收；分光鏡B2的反射光經過濾光片F2和鏡組L2，被近紅外相機C2接收；分光鏡B3的透射光經過濾光片F3和鏡組L3，被近紅外相機C3接收；

步驟四、利用三光譜實時成像光學系統在霧天下對建筑物進行成像得到同一場景下,三個近紅外成像波段對應的三幅近紅外圖像；

步驟五、利用三幅近紅外圖像分別估計同一場景下，三幅近紅外圖像的全局大氣光值；

步驟六、獲取三幅近紅外圖像成像時刻的能見度V；

步驟七、建立三個近紅外成像波段下大氣消光系數與V和波段的關系；

步驟八、利用三幅近紅外圖像、三幅近紅外圖像的全局大氣光值、三個近紅外成像波段下大氣消光系數與V和波段的關系,推導基于近紅外三光譜實時成像建筑物相對距離估計公式；

步驟九、利用基于近紅外三光譜實時成像建筑物相對距離估計公式，估計建筑物相對距離d；