[发明专利]一种基于自适应匹配窗口的双目测距方法

说明书

本发明属于无人机技术领域，具体的说是一种基于自适应匹配窗口的双目测距方法。本发明的方法首先搭建无人机测距平台，选取测试环境，之后对图像进行图像均衡化处理，增强图像对比度，再提取无人机目标，并对红外图像与可见光图像进行标定校正等操作，最后采用基于自适应匹配窗口的匹配算法对双目图像进行匹配，获取视差信息，从而实现对无人机的测距。本发明的有益效果为，解决了异源图像像素灰度值非线性关系，共性特征难以提取的问题，实现红外图像与可见光图像对无人机的双目测距。

技术领域

本发明属于无人机技术领域，具体的说是一种基于自适应匹配窗口的双目测距方法。

背景技术

无人机拥有巨大的发展空间，但无人机带来的安全问题逐渐引起人们的重视，对无人机的监管也就显得越发重要。从技术上讲，监管的核心是无人机的识别与定位。但由于无人机的体积较小，反射面同样很小，雷达不易发现，仅凭肉眼更是无法做到无人机的及时发现和有效监管。由于视觉传感器价格低廉，基于视觉的监管方式识别，定位无人机的精度较高，所以在工程项目中得到快速发展。同时为了弥补单一传感器的不足，克服类似大雾，黑暗等极端天气的影响，采用红外热像仪与可见光相机相结合的方式已经成为无人机监管的主要手段。但在当前研究中，红外图像与可见光图像仅仅是用来实现图像融合，从而对无人机目标进行识别与跟踪，没有利用双目相机的深度信息，无法通过双目相机来实现对无人机的测距。

想要实现对物体的双目测距，图像匹配是重中之重，但在多光谱图像匹配中，由于成像机理的不同，图像像素灰度值是非线性关系，共性特征难以提取，无法采用传统基于灰度相关和图像特征的匹配算法。

在立体匹配过程中，匹配窗口形状与尺寸的选择是一个非常重要的问题。匹配窗口必须足够大来包含足够的强度变化，也要保证足够小避免投影失真的影响。如果匹配窗口太小，不足以包含足够的强度变化，会导致信噪比过低，视差估计不准确。如果匹配窗口太大，包含了不同深度的场景点，左右图像不同的投影失真将会导致无法得到正确的匹配。

发明内容

本发明的目的，通过提出基于自适应匹配窗口的双目测距技术，解决基于红外图像与可见光图像对无人机的双目测距问题，从而实现对无人机的有效监管。

本发明的技术方案为：

一种基于自适应匹配窗口的双目测距方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、搭建无人机测距平台：采用可见光相机和红外相机构建无人机测距平台，且两个相机的光心前向平行；

S2、根据测试环境，对测距平台获取的图形进行图形均衡化处理；

S3、通过测距平台提取无人机目标，对红外图像与可见光图像进行标定校正；

S4、采用基于自适应匹配窗口的匹配算法对双目图像进行匹配，获取视差信息，具体为采用红外图像作为参考图像，可见光图像作为待匹配图像，包括：

S41、以红外图像的特征点为中心建立11*11的匹配窗口，并记为基准窗口，可见光图像中以与特征点同一行的匹配像素点为中心建立同样大小的匹配窗口，并记为匹配窗口；

S42、采用自适应窗口算法，基准窗口自适应变化：

在匹配窗口中的待匹配点与窗口中的其它像素点进行比较，看是否属于同一个分割区域，如果是，窗口大小保持不变，如果不是，将该像素点从匹配窗口中移除，以此达到窗口的自适应变化；

S43、匹配窗口以基准窗口同样的尺寸和形状沿着极线移动，计算每一个匹配窗口与基准窗口的Z_i值，直到极线上的像素点均已匹配完，拥有最大Z_i值的匹配窗口中的中心像素点即为特征点的最佳匹配点；所述Z_i值代表两个匹配窗口中，像素的相关程度：