[发明专利]一种基于深度图的运动障碍物检测及定位方法

权利要求书

1.一种基于深度图的运动障碍物检测及定位方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一、将八个焦距相等、内部参数一致的摄像头分为四组，每组两个，即构成四组双目摄像头；将四组双目摄像头分别安装到四旋翼飞行器的前、后、左、右四个方向上；将每组双目摄像头按照平行配置方式进行配置，并建立平型配置双目摄像头的成像模型；

步骤二、摄像头同时采集视频图像，获取每组双目摄像头所形成的深度图；并以灰度图的形式显示出来；

步骤三、对获取到的深度图进行二值化处理，得到黑白二值图像，然后进行形态学处理，并提取图像中的轮廓；

步骤四、去除图像中长宽比以及像素数量不满足要求的轮廓，计算出每个轮廓对应的候选障碍物在相机坐标系下的位置，并计算剩下轮廓之间的极角，将极角小于预设值的两个轮廓合并为一个轮廓，得到候选障碍物在图像坐标系中的位置；

步骤五、利用四旋翼飞行器惯性测量单元的相关信息，求取每个轮廓对应的候选障碍物在局部地理坐标系下的位置；

步骤六、去除在局部地理坐标系下高度在特定区间内候选障碍物，得到最终检测到的障碍物；

步骤七、利用卡尔曼滤波方法对障碍物的运动状态进行估计，最终获得障碍物的运动轨迹。

2.根据权利要求1所述的一种基于深度图的运动障碍物检测及定位方法，其特征在于，步骤一所述的将每组双目摄像头按照平行配置方式进行配置的过程包括以下步骤：

将两个焦距相等、内部参数一致的摄像头C1与C2以光轴互相平行的方式固定；由于光轴与图像平面垂直，使得两个摄像机的图像坐标系的y轴互相平行，x轴互相重合；将一个摄像机沿其x轴平移一段距离后便与另一个摄像机完全重合。

3.根据权利要求2所述的一种基于深度图的运动障碍物检测及定位方法，其特征在于，步骤一所述的建立平行配置双目摄像头的成像模型的过程包括以下步骤：

首先确定平行配置双目摄像头C1与C2的两个坐标系仅在x轴上相差的平移距离b，即为基线长度；设定C1的坐标系为O_lX_lY_lZ_l，C2的坐标系为O_rX_rY_rZ_r，在上述摄像机配置下，空间点P(X_c,Y_c,Z_c)在C1坐标系下为(X_l,Y_l,Z_l)，在C2坐标系下为(X_l-b,Y_r,Z_r)；同时设P点在左摄像头C1的图像平面和右摄像头C2的图像平面上的图像像素坐标为(u₁,v₁)，(u₂,v₂)；根据平行配置方法的特点可得到v₁＝v₂，令视差d＝u₁-u₂，则根据几何关系可求得：

其中Q为中间矩阵；W为系数；

其中(u₀,v₀)为主点在左摄像头图像上的横、纵坐标，u'₀为主点在右摄像头图像上的横坐标，f为两个摄像头的焦距(双目摄像头C1与C2的焦距)；

在双目相机平行配置的条件下，u₀＝u'₀，矩阵Q右下角元素值为0；进而得到点P在三维空间的坐标为：