[发明专利]一种提高测量范围的双目视觉测距方法

说明书

技术领域

本发明涉及视觉测量领域，具体涉及一种提高测量范围的双目视觉测距方法。

背景技术

常用的测距方法有超声波测距、激光测距、红外测距、光学测距等，主要应用于军事、工业测量、建筑施工等领域。目前常用的视觉测量技术主要有以下3种方法：双目立体视觉法、结构光法、几何光学法。

双目立体视觉测距具有非接触、自动测量、对人眼无害等优点。最常用的是平行光轴模型，两摄像机相距一个基线距离水平放置，先通过畸变校正和极线校正，使得同一特征点在两图像只有水平视差，利用图像配准的方法得到对应点的视差，利用视差和深度的关系最终得到场景中物点的深度信息。

结构光测距需要一个投影光源和摄像机，两者相距一个基线距离，通过确定场景物点反射光源的成像位置和投影角等参数，获得场景的深度信息。

几何光学法包括聚焦法和离焦法。聚焦法通过调整摄像机的像距，使得成像平面在被测点处聚焦，在已知像距和焦距的条件下，通过透镜成像公式求取物距。离焦法利用物点不聚焦时图像的模糊程度获取深度信息。

发明内容

为了克服现有技术存在的缺点与不足，本发明提供一种提高测量范围的双目视觉测距方法，本发明克服现有技术中固定安装的双目相机利用短焦镜头测距深度短，利用长焦镜头测距视角小的问题。

本发明采用如下技术方案：

一种提高测量范围的双目视觉测距方法，包括如下步骤：

S1采用具有固定基线长度的平行光轴结构的双目相机分别拍摄一组短焦图像及一组长焦图像；所述一组短焦图像包括两张，分别是左目相机及右目相机拍摄，所述一组长焦图像包括两张，分别是左目相机及右目相机拍摄；

S2寻找相互匹配的短焦图像对应点组a和长焦图像对应点组b，并且匹配好一组同时属于短焦图像和长焦图像的对应点组c；

S3若短焦图像视角较大，需进行畸变校正后进入S4，否则直接进入S4；

S4利用短焦图像的对应点组a和长焦图像对应点组b分别对短焦图像和长焦图像计算单应矩阵进行极线校正，得到仅存在水平视差的两张图像；

S5对于极线校正后的短焦图像，利用深度和视差的公式求解深度，判断是否在视差可信范围，若在可信范围内则保留所求深度，否则继续查看该短焦图像的对应点是否都在对应点组c里，若是，则利用长焦图像的对应点组b的视差求解深度，否则不保留该深度信息。

所述S4中还包括针对短焦图像，将畸变校正和极线校正的两个离散坐标表格合并一个。

所述将畸变校正和极线校正的两个离散坐标表格合并成一个，具体采用线性插值的方法，具体为：

针对X坐标：X1为畸变校正表格，X2为极线校正表格，X3为合成表，floor代表不大于该浮点数的最大整数，i代表第i行，j代表第j列，则转换公式为X₃(i,j)=X₂(i,floor(X₁(i,j)))+(X₂(i,1+floor(X₁(i,j)))-X₂(i,floor(X₁(i,j))))*(X₁(i,j)-floor(X₁(i,j)))

针对Y坐标：Y1为畸变校正表格，Y2为极线校正表格，Y3为合成表Y₃(i,j)=Y₂(floor(Y₁(i,j)),j)+(Y₂(1+floor(Y₁(i,j)),j)-Y₂(floor(Y₁(i,j)),j))*(Y₁(i,j)-floor(Y₁(i,j)))。

所述极线校正具体为：

S4.1分别求解短焦图像和长焦图像的基本矩阵，基本矩阵的特征向量为极点；

S4.2分别将短焦图像和长焦图像的极点旋转到x轴并且移到无穷远使得两图像的极线与x轴平行，再对其中短焦图像中任一幅图像和长焦图像中任一幅图像进行y方向的线性缩放，得到用于短焦图像和长焦图像极线校正的单应矩阵；

S4.3求解极线校正后的图像离散浮点坐标表格X2和Y2，X2和Y2为极线校正的X坐标表格和Y坐标表格。

还包括预先获取视差和深度关系，并根据该关系，确定不同焦距下的视差可信范围。